高速大功率电主轴设计及关键技术研究

电主轴是机械、电机、自动检测和自动控制等技术高度结合的高科技产品,它将机床主轴与主轴电机融为一体。电主轴属于高速旋转机电部件,所涉及的核心技术包括高速转子轴系设计与装配技术、电机设计技术、电机驱动控制技术、高速转子动平衡技术等。本文以提高铣削用高速大功率电主轴性能为研究目标,围绕高速大功率电主轴单元的设计进行了深入的研究:首先,对国内外铣削用高速大功率电主轴的研究现状及市场情况进行了全面的调研,通过分析调研结果得出国内外电主轴差距之处,并通过分析市场需求提出本文所研究电主轴的技术指标。确定电主轴的研制路线,主要包括电主轴整体方案的布局;高速大功率电主轴轴承的选型与配置;高速大功率电主轴润滑与冷却系统设计等。其次,对大功率电主轴电机的主要设计参数进行了设计确定。基于Workbench软件对大功率电主轴进行了温度场分析和模态分析。最后,通过搭建电主轴实验平台,对大功率电主轴综合性能进行了测试与分析。测试试验结果表明,该型号主轴最高转速能达到30000r/min,主轴静态精度≤2μm;在油气润滑及空载条件下,主轴振动小于1mm/s,主轴前轴承外壳处温升小于20℃。达到设计指标。通过本文的研究,为铣削用高速大功率电主轴单元的设计开发提供了理论依据和技术支持,开发了电主轴综合性能测试试验台,为评价主轴综合性能以及产品性能提供参考和依据。