机床高速电主轴装配技术的研究与分析

尹东明

摘要:在机床的生产与制作过程之中，高速主轴是其中的关键部分。为了能够使企业本身的经济快速发展，提升企业在市场竞争中的反应速度，带动企业科学技术的进步，需要将高速数控机床的研发作为当前最重要的任务之一。本篇文章将对电主轴的装配技术进行深入的研究和分析，希望能够帮助相关人员改善当前的数控机床技术的发展现状，促进该项技术的转型与升级。

关键词:高速电主轴；装配技术；转子；定子

引言:

当前的切削技术已经不断地趋于成熟，其应用范围也变得越来越广，同时其发展速度也变得越来越快。这也在一定程度上促进了机器设备的制造必须不断地向高速度、高效率、高智能的方向发展，因为只有这样才满足社会发展的实际需要，不会被社会发展所淘汰。在当前的社会发展过程之中对数控机床的需求量越来越大，高速主轴系统是其中最重要的技术之一，所以，必须着重研究机床高速电主轴装配技术。

一、高速电主轴优点分析

传统机床主轴进行的工作是依靠中间部位的变速设备和传输设备驱动主轴转动而完成的。这样的主轴分为两种样式，第一种样式的主轴是分离式，而第二种样式的主轴是直联式。这两种样式的主轴各有其特点，通过对两种样式的主轴进行比较，直联式的主轴优点较多。

首先，驱使电主轴工作的是内部装置，这不仅省掉了很多传输设备和变速设备，比如齿轮、皮带等等，还可以使电主轴在正常运行的时候能够保持稳定状态。在没有外界的冲击力的情况之下，主轴轴承受到的压力就会变小，就会使其使用年限增长。除此以外，它的结构设计也是十分简单的，而且工作效率很高，产生的噪音也非常小，使其获得了较为广泛的应用。其次，电主轴更加容易完成高速工作，而且具有较高的稳定性，精密程度好，从而能够满足数控机床完成高速切削和精密加工工作的要求。运用内部装置电机的相关技术有两方面好处:一方面，它可以达到机床低速度、粗切削时大转矩和高速度、精密加工时大功率的要求；另一方面，它可以让机器停止工作时的角度和位置固定，还具有C轴的传输性能，满足有关这一切的所有数控机床要求。运用频率可变的交流技术，电主轴可以在规定的转速范围之内实现对速度的有效控制，从而避免在机床工作过程中可能发生的意外情况和突发状况。当出现意外事故时，能够及时做出调整，以免造成不必要的损失。

二、数控机床内置电主轴单元结构介绍

数控机床内部设置的电主轴单元结构是它的定子制冷后压放在床头箱子里，转子加热后放在主轴上，前面和后面的轴承分别安装在前盖和后盖上，依靠前面和后面的冷却装置，把液化冷却后的电动机装置在主轴上面，从而形成一个完整的电机——主轴单元。其转子经过加热后装置在主轴之上，并将定子装置在一个冷却壳中，并把它们一起全都装置到主轴箱之中，这样在接通电源以后，它可以直接驱使主轴运转使其完成工作。按照主电机和主轴轴承的位置特点，我们可以将电主轴的分布形式分为两种:第一种是把主电机放在主轴前面与后面轴承之间的分布形式，这种形式的分布会使结构主轴单元的刚性强度增大，同时还会使其轴向的长度变短。第二种是把主电机放在主轴轴承的后面，这种形式的分布能够帮助电主轴减小前面的径向长度，而且使用这种分布的电机的散发热量的功能很强。同时，其结构简约连接紧密、损失消耗的功率小，能够提升主轴电机的工作效率，加快切削速度。

三、高速电主轴装配技术研究

在设计电主轴结构时，应该适当地选择配置轴承、通过有效方法使得振动变小、应用具有良好效果的冷却系统等，这些都是在电主轴结构设计过程中的重要技术。同时，还要管控主轴前面和后面轴承的温度，主轴的动力平衡系统，以及转子和定子的加热装置等。电主轴热量的来源除了切削过程中产生的热量以外，还有一个重要来源就是定子、转子自发的热量和轴承散发的热量。电主轴的结构特征是电机的定子放在壳中，这样就会使电机散发热量的功能变差。所以电主轴一定要拥有自己的冷却系统，只有这样才能确保机床的温度保持不变。除此以外，电主轴的运行速度非常快，所以只要有一点儿不平衡的因素都有可能引发振动，生成噪音，并对主轴平衡和稳定的转动产生影响。能否真正地解决振动问题，主要的决定因素是动力平衡，即对各个转动配件进行的动力平衡和对全部转动配件装配在主轴上后进行的整体动力平衡，使其能够达到已经确定的平衡程度的要求。在对电主轴的整体结构进行设计时，应该采用两端点增加并且安装动力平衡环的方法。主轴配件和电动机定子的过盈量应该按照现实情况适当确定。同时，为了确保电动机的切削速度，电动机的主轴还应该具备良好的转动精密度和传输功能，并且它的其余配件需要具备很高的加工精密度、外表质量和很好的装配精密度，在此基础上才可以保证电动机的切削速度，以免造成不必要的损失。

四、高速电主轴装配及工艺方案的确定

电主轴内部安装的高速电机会在工作过程中产生大量热量，而这种高速电机产生的热量势必会导致主轴轴承的温度升高，从而对电主轴的精密度和动力平衡产生重要的影响。在未安装内部高速电机以前一定要保证主轴的预紧能力，从而避免对主轴刚性强度和主轴精密度产生影响，造成意外事故的发生，进而带来一定的经济损失。但是，如何在未安装内部高速电机之前确定好主轴轴承的预紧能力是一个亟需解决的问题，其主要的方法就是做一个有关预紧能力方面的测试，通过测试结果，确定轴承的预紧能力。为了确保主轴的动力平衡，我们应该不在主轴上安装定子，并且对主轴实行精动平衡。

与此同时，要适当地管控轴承、控制轴承两端端盖和主轴三者之间的配合间距，为了管控轴承和轴承两端端盖上轴承安装口两者之间的间距，需要把端盖内部的安装口按照轴承外环的配镗间距保证在0到0.005之间。为了保证调整垫正反两面的平行程度，需要减小因为调整垫交叉对主轴精密度和预紧力的影响，调整垫需要打磨，打磨调整垫时一定要注意，确保调整垫的平行小于0.002，调整垫内部和外部之间的差保证在0.055左右。按照前面轴承座的实际测量深度，和前面轴承座整体座孔的现实高度，打磨法兰盘端面时间距应该保持在0.04左右。为了更好地管控主轴前面和后面轴承的温度，我们必须仔细测量主轴在静态时的刚性强度，在电主轴没有安装定子和转子的前提之下，一定要组织安装好床头箱，完成运车的测验。为了让定子能够便利的装入到床头箱内部，在装配之前应该在床头箱内部涂上润滑油。为了解决转子加热以后的安装问题，需要对转子实行加热测试。为了预防气体或者液体从空隙中流失，需要对水套和定子实行打压测试。为了确保定子在安装过程之中不遇到任何问题，不出现渗水现象，加工过程中一定要严格管控冷却装置和箱体之间的间距，一般是在0.02到0.04这两个数字之间。在进行主轴装置转子的过程中，因为转子和主轴的关系是过盈配合，所以需要对转子实行加热，以后加热后的转子才可以装置在主轴上，但是到底应该怎么样解决这种加热和加热后变形的问题，是目前我们国家最重视的。

结束语:

通过对电主轴装配技术的深入研究和分析，我们对电主轴的结构和特点有了更深一层的了解。在对电主轴装配技术进行应用的过程中需要有效地掌握电主轴专配技术所需要的重要工艺手段和技术参数。当前时期，电主轴技术发展的速度非常快，每一个生产企业都在研究具有自身特色的科技战略，不断地提升电主轴技术发展的水平。

参考文献:

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