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高速电主轴技术研究及测试

由青海一机数控机床有限责任公司（以下简称“青海一机”）承担的“高速立、卧式加工中心”课题，其关键科技攻关任务之一是研制接近国际先进水平的高速直驱主轴单元，掌握电动机与主轴的一体化、单元化技术，提升国产高速加工中心功能部件在国内外市场中的竞争力。

本课题通过采用日本发那科（FANUC）交流内装式直驱主轴单元中的定子和转子，并通过联合攻关，自制了主轴和相关零件及冷却润滑系统，逐步掌握了核心技术，实现了高速机床直驱主轴的国产化。

图1所示为本课题攻关研制的电主轴结构，它将电动机的转子直接作为机床主轴，主轴单元的壳体就是电机座，并配合其他安全保障措施，实现了电动机与机床主轴的一体化。电主轴结构的基本构成包括：电主轴单元、轴承及其润滑单元、主轴冷却单元以及自动松、拉刀装置等。

图1 电主轴结构

课题攻克的技术难点

本课题在实施过程中，主要攻克了以下技术难点：

1.高速轴承技术

本课题自主研制的电主轴采用复合陶瓷轴承，在轴承配合公差、装配技术和预紧力大小等方面均采取了控制措施，不仅提高了工作的速度和精度，而且延长了轴承寿命。

2.高速电动机技术

电主轴是电动机与主轴的集成产物，电动机的转子即为主轴的旋转部分。本课题对电主轴定子和转子的配合过盈量大小、预热温度大小及控制技术展开了研究，并获得了一定的经验。

3.润滑技术

在高速电主轴润滑技术研究中，采用了定时定量的油气润滑方案。研究结果表明，油量控制非常重要：太少，起不到润滑作用；太多，在轴承高速旋转时，会因油的阻力而发热。本课题通过对油气润滑流量大小进行调整试验，确定了主轴在15000r/min情况下的润滑油流量参数，为产品产业化生产提供了依据。

4.冷却装置