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| 內容簡介： |
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高速电主轴是数控机床及加工中心为重要的功能部件之一，本书详细介绍了高速电主轴典型结构形式与设计方案，电主轴的结构参数、电参数和性能指标，检测测试及可靠性分析，附件选用及安装调试与维护，以及电主轴选型案例及选型软件。
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| 目錄：
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序
序 二
前 言
第一章 高速电主轴技术概述1
第一节 基本概念1
一、 电主轴1
二、 电主轴的基本构成1
三、 电主轴系统4
第二节 高速电主轴基本原理和电主轴的
组成7
一、 高速电主轴基本工作原理7
二、 数控机床对高速电主轴的要求7
三、 电主轴的特点和关键技术8
第三节 国外电主轴行业发展情况分析9
一、 世界电主轴行业市场供给分析9
二、 世界电主轴行业市场需求分析 10
三、 世界电主轴行业主要国家发展情况
分析 11
第四节 高速电主轴国内外技术现状与发展
趋势 12
一、 高速电主轴的发展经历 12
二、 国内外高速电主轴技术和产品发展
趋势 12
三、 国外主要电主轴生产厂家及电主轴
产品的特点 13
四、 国内高速电主轴技术的现状 17
五、 国内主要电主轴生产厂家及电主轴
产品的特点 18
第五节 电主轴相关技术条件和标准 18
参考文献 20
第二章 高速电主轴的结构布局、 分类
与命名 21
第一节 高速电主轴的结构布局 21
一、 电动机置于主轴前后轴承之间的布置
方式 21
二、 电动机置于主轴后轴承之后的布置
方式 21
第二节 高速电主轴的分类 22
一、 按电主轴电动机特性分类 22
二、 按电主轴轴承支承方式分类 23
三、 按应用领域分类 23
四、 按电动机的类型分类 26
第三节 电主轴的型号命名 27
参考文献 29
第三章 高速电主轴的基本参数和技术
指标 30
第一节 电主轴的参数和指标要求 30
第二节 电主轴的基本参数 31
第三节 电主轴的性能参数 33
参考文献 36
第四章 电主轴电动机及驱动控制 37
第一节 机床主轴对电动机的基本要求 37
第二节 电主轴电动机及性能比较 37
一、 交流异步感应电动机 38
二、 交流同步电动机 38
三、 同步电动机与异步电动机的区别 39
四、 设计电主轴电动机时应注意的几个
问题 39
第三节 电主轴电动机驱动和控制 40
一、 普通变频器驱动和控制 40
二、 矢量控制驱动器的驱动和控制 41
三、 直接转矩控制 43
参考文献 44
第五章 高速电主轴的支承 45
第一节 滚动轴承支承的电主轴 45
一、 普通滚动轴承 45
二、 混合陶瓷球轴承 46
三、 滚动轴承的配置形式和预加
载荷 48
第二节 流体支承电主轴 49
一、 流体静压轴承 49
二、 液体动压轴承 55
三、 液体动静压混合轴承 56
第三节 磁悬浮轴承支承电主轴 58Ⅺ
一、 磁悬浮轴承工作原理 58
二、 磁悬浮轴承的优缺点 60
三、 磁悬浮轴承在电主轴中的应用 61
四、 轴承比较 61
五、 各类轴承在电主轴上的应用情况 62
参考文献 62
第六章 电主轴的润滑与冷却系统 63
第一节 电主轴的轴承润滑系统 63
一、 油脂润滑 64
二、 油雾润滑 64
三、 少油润滑 66
四、 轴承类型与润滑方式的组合 69
第二节 电主轴电动机的冷却 70
一、 液体冷却 70
二、 空气强制冷却 71
参考文献 72
第七章 电主轴的主轴端部设计 73
第一节 引言 73
第二节 高速切削对主轴 刀柄联接的
要求 74
第三节 高速切削对主轴 刀柄锥度联接
系统的影响 74
一、 离心力作用下的主轴 刀柄联接
系统 74
二、 高速状态下联接系统变形分析 75
第四节 标准 7 ∶24 锥度联接 79
一、 配合原理 79
二、 锥度为 7 ∶24 刀柄的标准和规格 80
三、 BT 主轴 刀柄系统 81
四、 标准 7 ∶24 锥联接优缺点分析 82
第五节 替代型刀柄———1 ∶10 锥度联接
系统 83
一、 锥度为 1 ∶10 的 HSK 刀柄 83
二、 美国的 KM 刀柄结构 替代型
设计 88
三、 BT 刀柄、 HSK 刀柄与 KM 刀柄
比较 89
四、 其他高速刀柄结构———三棱锥结构 90
第六节 改进型联接的设计 90
一、 锥面和端面同时定位的 WSU-1 91
二、 WSU-2 结构 92
参考文献 92
第八章 高速电主轴性能测试与试验
分析 93
第一节 性能测试与试验指标 93
第二节 电主轴静态回转精度测量 93
一、 电主轴回转精度的影响因素 94
二、 电主轴回转精度测量方法 94
三、 电主轴回转精度检测 97
第三节 电主轴静刚度测试 98
一、 静刚度概述 98
二、 静刚度的测试方法 99
三、 电主轴静刚度的测试试验 100
第四节 电主轴精度保持性测量与精度寿命
预测102
一、 电主轴精度保持性试验 102
二、 试验平台上电主轴精度保持性
试验 102
三、 机床上电主轴精度保持性测试 104
四、 精度保持性评估方法和精度寿命
预测 105
第五节 电主轴的温升测试105
一、 影响电主轴温升的主要因素 106
二、 电主轴的温升检测方法 106
三、 电主轴温升试验 106
四、 电主轴空负载温升试验举例 108
第六节 电主轴调速负载特性测量111
一、 电主轴输出功率测试 111
二、 电主轴转矩和转速测试 112
三、 电主轴调速负载特性试验举例 113
第七节 电主轴轴承预紧状态测量114
一、 预紧力对性能的影响 114
二、 预紧力施加的方法
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| 內容試閱：
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数控机床功能部件是高档数控机床核心部件, 其设计应用水平的高低直接影响高档数控机床的整机性能。 数控机床国产功能部件的研发、 优化设计选型及应用是国产数控机床配套功能部件实现国产化的重要支撑, 是国家科技重大专项 “提升国产重大装备技术水平, 满足国内需要, 改变依赖进口, 受制于人的局面” 目标任务完成的基础和重要组成部分, 对我国高端装备制造、 数控机床水平提升及 “中国制造 2025” 目标实现具有重大战略意义。
国家科技重大专项 “ 数控机床功能部件优化设计选型工具开发及应用” 编号2014ZX04011031 研究目标就是编制 《数控机床功能部件优化设计选型应用手册》 以下简称 《手册》 及开发选型软件, 为功能部件的优化设计选型应用提供基础理论体系、 产品性能评价体系及产品标准体系; 解决功能部件生产过程中技术空缺及生产标准空缺问题, 实现功能部件产品批量生产。 通过大量主机厂及用户的市场调研及试验研发工作, 使功能部件技术手册具有强有力实践基础, 填补国内空白。
《手册》 主要针对数控机床六大功能部件 滚珠丝杠副、 滚动直线导轨副、 数控转台、数控刀架、 动力卡盘、 高速电主轴 设计选型应用要求, 首先对功能部件、 结构及参数进行介绍, 其次给出了选型流程及计算方法、 型谱参数、 主要性能指标的测试方法、 附件选用及安装使用维护方法等, 最后给出了数控机床功能部件设计选型典型案例, 对选型软件的使用环境、 操作方法进行了详细说明。 该手册分为六个功能部件分册, 分别为 《滚珠丝杠副分册》 主编冯虎田, 副主编欧屹、 王禹林、 《滚动直线导轨副分册》 主编欧屹, 副主编梁医、 冯虎田、 《数控转台分册》 主编王华, 副主编于春建、 王胜利、 《数控刀架分册》主编陈捷, 副主编洪荣晶、 邹运、 《动力卡盘分册》 主编张云, 副主编张国斌、 刘成颖、 《高速电主轴分册》 主编刘成颖, 副主编陈长江、 张云。
《手册》 策划、 编写依据如下基本原则：一是前瞻性及先进性。 由专业的功能部件生产商及行业研究者与设计工程师共同编写,深入研究基础理论知识, 确保基础理论及应用技术的前瞻性及先进性。
二是操作性及可行性。 在编制 《数控机床功能部件优化设计选型应用手册》 过程中,做了大量的可行性分析以及试验定型等工作, 确保理论建立在大量实践基础之上。
三是知识性及系统性。 编制 《数控机床功能部件优化设计选型应用手册》 时, 在功能部件的各个技术领域均做了大量市场调研, 进行分析归纳, 形成一系列型谱, 确保了技术知识的具体、 全面。Ⅷ四是系列化及标准化。 《手册》 中的内容根据型谱参数等标准来细分, 方便了查阅相关技术知识。
编写 《手册》 及开发选型软件, 其重要意义体现在如下四个方面：1 展现前期取得的专项成果。 前期共承担六大功能部件国家科技重大专项 34 项, 作为专项技术成果, 该课题 “数控机床功能部件优化设计选型工具开发及应用”, 可以集中展现前期专项的科研、 试验、 应用成果, 对行业进一步专业化生产技术升级有推广促进作用。
2 强调企业与用户对接示范。 从专项立项课题分布看, 遵循 “共性技术研发—产品研发—产业化应用—用户应用示范” 规律。 在诸多环节中, 缺少企业与用户对接的环节。
《手册》 旨在编写以企业与用户对接技术为基础的, 双方共同认可的安装、 调试和验收的规范, 因此选型软件开发及手册对企业与用户对接具有示范作用。
3 提供应用研究的基础理论。 《手册》 可以完善补充目前国内功能部件等基础零部件的理论与应用研究, 为功能部件生产研发过程提供强有力的理论基础。
4 满足国内现状发展需求。 国外功能部件技术手册早已编制完成, 现已形成标准化、系列化, 并广泛用于企业研发与用户应用之中。 国内尚缺少功能部件设计、 选型及应用的基础性理论研究, 尤其是在功能部件设计、 检验、 试验、 制造装配等生产过程中, 以及主机选型设计及安装中缺少参考手册及资料, 不利于生产、 研发方面的发展。
课题组所研究的共性技术、 关键技术、 开发的设计选型软件、 测试安装技术规范及标准, 能满足国内功能部件行业对产品的测试、 试验基本需求, 为我国高档数控机床与基础制造成套装备自主开发能力的提高奠定相关关键技术基础, 为相关领域的发展提供相关技术研究成果、 科研开发平台和高效率试验平台。 课题实施过程中, 培养与造就了一批该领域高水平研发团队, 提高了功能部件自主创新开发实力。
本系列手册可供机床设计人员、 功能部件设计人员及大专院校的研究人员参考使用。
本系列手册凝聚了编写组、 咨询专家、 审核专家的心血, 也得到了行业各个参加单位南京理工大学、 南京工业大学、 清华大学、 大连高金数控集团有限公司、 烟台环球机床附件集团有限公司、 南京工艺装备制造有限公司、 陕西汉江机床有限公司、 山东博特精工股份有限公司、 洛阳轴研科技股份有限公司、 呼和浩特众环 集团 有限责任公司、 广东高新凯特股份有限公司、 南京工大数控科技有限公司、 吉林大学、 常州新墅机床数控设备有限公司、常州市宏达机床数控设备有限公司等单位技术人员的大力支持。
本系列手册编写期间, 课题组深入主机厂调研, 虚心学习, 获得了宝贵的一线设计资料。 参加技术讨论的主机单位包括北京北一机床股份有限公司、 大连机床集团有限责任公司、 沈阳机床股份有限公司、 宝鸡忠诚机床股份有限公司、 青海一机数控机床有限责任公司、 天水星火机床有限责任公司、 濮阳贝英数控机械设备有限公司、 安阳鑫盛机床股份有限公司、 纽威数控装备 苏州 有限公司、 南京数控机床有限公司、 南京工大数控科技有限公司等单位的机床设计师, 他们丰富的机床设计经验对本系列手册的编写提供了雄厚的技术支撑。
《高速电主轴分册》 共分十二章, 第一、 二、 三、 四章由刘成颖和黄子凌编写; 第五章由刘成颖、 陈长江编写; 第六章由朱继生和张涛编写; 第七章由刘成颖、 陈长江和李东亚编写; 第八章由刘成颖和张云编写; 第九章由刘成颖、 陈长江、 李东亚编写; 第十章由石德福和李鄄编写; 第十一章由刘成颖、 李东亚、 李鄄、 曹楠、 张晖瑾、 吴东阳编写; 第十二章由Ⅸ尹腾飞编写。
洛阳轴研科技股份有限公司李东亚、 张涛、 吴东阳、 宋思明等参加了大量校核工作。 金属加工杂志社的梅峰主编、 项目主管张淼对本手册的出版付出了辛勤汗水, 他们的全身心专业的策划是本手册顺利出版的保证。
三年多来, 经过广大编审人员的不懈努力, 《数控机床功能部件设计应用技术手册》 以崭新的风貌和鲜明的时代气息展现在广大机械设计工作者面前。 值此出版之际, 谨向所有给过我们大力支持的单位和各界朋友们表示衷心的感谢!国家科技重大专项课题组冯虎田
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