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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