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第1章 电主轴概述1

1.1 电主轴的简介1

1.1.1 电主轴的作用1

1.1.2 存在的问题2

1.2 电主轴发展现状2

1.2.1 电主轴轴承配置3

1.2.2 电主轴预紧装置4

1.2.3 电主轴优化设计4

1.2.4 电主轴冷却5

1.2.5 电主轴性能测试6

1.2.6 电主轴润滑7

1.2.7 电主轴结构创新设计9

1.3 电主轴的未来发展方向12

1.3.1 在速度、功率和刚度方面的发展12

1.3.2 在高精度、高可靠性和延长寿命方面的发展13

1.3.3 在多功能、高智能方面的发展13

1.3.4 向永磁同步电主轴发展13

1.3.5 加快“新陈代谢”，向创新出发14

第2章 电主轴典型结构分析15

2.1 电主轴的分类15

2.2 磨削用电主轴16

2.3 钻铣用电主轴19

2.4 车削用电主轴23

2.4.1 用于车削的电主轴要具有的特点23

2.4.2 车磨两用电主轴设计23

2.4.3 电主轴轴端的确定24

2.5 加工中心电主轴26

2.5.1 冷却水道设计29

2.5.2 吹气管道设计30

2.6 木工用电主轴31

2.6.1 结构设计31

2.6.2 密封装置32

2.7 特种加工用电主轴35

2.7.1 平磨电主轴36

2.7.2 结构优化设计36

2.8 试验用电主轴38

2.8.1 超高速试验用电主轴38

2.8.2 结构设计39

2.8.3 试验方法39

2.9 动静压电主轴41

2.10 搅拌摩擦焊电主轴45

2.10.1 搅拌摩擦焊工作原理46

2.10.2 搅拌摩擦焊电主轴特点46

2.10.3 结构设计47

2.10.4 轴承的选配47

2.10.5 润滑冷却方法的选择48

第3章 电主轴的选用与配型51

3.1 车削用电主轴的选用与配型51

3.1.1 车削用电主轴的选用51

3.1.2 车削用电主轴的配型样本55

3.2 铣削用电主轴的选用与配型56

3.2.1 铣削用电主轴的选用计算56

3.2.2 铣削用电主轴的配型样本58

3.3 钻削用电主轴的选用与配型59

3.3.1 钻削用电主轴的选用计算59

3.3.2 钻削用电主轴的配型样本61

3.4 磨削用电主轴选用与配型62

3.4.1 磨削用电主轴的选用62

3.4.2 磨削用电主轴的配型样本63

第4章 电主轴内置电动机及驱动系统65

4.1 电主轴内置电动机的结构特点65

4.1.1 定子65

4.1.2 转子67

4.2 电主轴内置电动机的选用69

4.2.1 切削力的理论公式70

4.2.2 主轴功率估算71

4.3 电主轴驱动系统72

4.3.1 电主轴的变频驱动系统73

4.3.2 电主轴的伺服系统80

4.3.3 内装主轴电动机的调试83

4.4 内置主轴注意事项86

第5章 电主轴轴承的选用87

5.1 电主轴滚动轴承常用类型87

5.1.1 深沟球轴承89

5.1.2 角接触球轴承89

5.1.3 圆锥孔双列圆柱滚子轴承92

5.1.4 双向推力角接触球轴承92

5.2 轴承的性能93

5.2.1 轴承的极限转速93

5.2.2 轴承的刚度94

5.2.3 轴承的额定载荷及额定寿命95

5.2.4 轴承的预紧96

5.2.5 轴承的配合99

5.2.6 轴承允许的工作温度101

5.3 轴承的润滑102

5.3.1 脂润滑103

5.3.2 油润滑106

5.4 电主轴轴承选择程序及安装实例107

5.4.1 一般轴承选择程序108

5.4.2 电主轴轴承选择程序109

5.4.3 电主轴轴承安装实例110

第6章 电主轴的计算112

6.1 电主轴材料的选择112

6.2 主轴直径的计算与校核113

6.2.1 主轴的计算113

6.2.2 主轴直径校核114

6.3 悬伸量的选择117

6.4 主轴跨距的计算118

6.4.1 近似求解法求主轴跨距120

6.4.2 查图法求主轴最佳跨距121

6.4.3 主轴过盈量计算122

6.5 电主轴极限转速的近似计算125

6.6 电碟簧数量计算129

6.7 电主轴功率计算影响因素133

6.7.1 电主轴功率的计算条件133

6.7.2 电主轴功率的计算133

第7章 电主轴的测试设备和测试方法139

7.1 高速电主轴的回转精度测试139

7.1.1 打表测量法140

7.1.2 单向测量法142

7.1.3 双向测量法142

7.2 高速电主轴的动平衡测试143

7.3 高速电主轴的温升测试146

7.3.1 远距离测量146

7.3.2 嵌入式测量147

7.3.3 接触式测量149

7.4 高速电主轴的噪声测试150

7.5 电主轴静刚度测试151

7.6 电主轴的切削力测试152

7.7 电主轴内置电动机的测试154

7.8 高速电主轴的振动测试155

7.8.1 基于LabVIEW的振动、温度测试系统158

7.8.2 基于嵌入式系统的高速电主轴轴承测试系统167

7.9 高速精密电主轴测试发展方向175

7.9.1 电主轴测试平台176

7.9.2 电主轴动态刚度测试系统176

7.9.3 基于DIC原理测试系统177

第8章 电主轴的装配方法180

8.1 准备工作180

8.2 定子安装181

8.2.1 定子的安装方法181

8.2.2 检查水路的密封性181

8.2.3 注意事项181

8.3 转子安装182

8.4 轴承的安装183

8.4.1 轴承安装前的准备工作183

8.4.2 轴承的组装186

8.4.3 固定内圈187

8.4.4 端盖压边余量189

8.4.5 预紧方式189

8.4.6 轴承安装的注意事项190

8.5 编码器的安装190

8.6 检验电主轴精度191

8.7 电主轴安装注意事项192

8.8 电主轴安装实例192

8.8.1 SPM150-24/12型电主轴安装实例192

8.8.2 SPX80-24/1.5B型电主轴安装实例194

第9章 测试标准与检测方法197

9.1 测试技术概述197

9.2 电主轴整机测试标准197

9.3 测试方法199

9.3.1 定子三相交流电平衡测量方法199

9.3.2 定子绝缘电阻检测200

9.3.3 精度测试方法201

9.3.4 振动速度有效值测试205

9.3.5 噪声值测试206

9.3.6 温升测试206

9.3.7 预负荷检测207

9.3.8 油膜电阻检测208

9.3.9 绕组温升试验208

9.3.10 测功机在电主轴测试中的应用209

9.3.11 绕组匝间绝缘介电强度试验210

9.4 实例分析211

9.4.1 电主轴温度及振动实测试验211

9.4.2 ADMG电主轴实测实验213

9.4.3 汽车齿轮检测专用电主轴实测试验216

9.4.4 风冷式木工用电主轴实测试验218

第10章 电主轴的应用、故障分析及维护222

10.1 电主轴的应用222

10.2 电主轴的常见故障分析223

10.2.1 电主轴停转的分析223

10.2.2 变频器失效的分析224

10.2.3 电主轴发热的分析225

10.2.4 电主轴工作时噪声过大分析226

10.2.5 电主轴振动过大分析226

10.2.6 电主轴维修注意事项227

10.3 电主轴的维护228

参考文献231