[01637037]高速精密机床电主轴关键技术及应用

高速精密电主轴是高速加工机床的核心功能部件,被誉为"心脏".然而中国中、高端机床电主轴几乎依赖进口,严重制约了高档数控机床的技术发展,因此,高性能电主轴的研发近年来备受关注.在国家自然科学基金、国家重大科技专项和江苏省科技计划等项目的资助下,项目组自2000年起,对高速、精密电主轴进行了系统的研究,突破了电主轴动态设计理论与方法、高速轴承及其润滑、磨削的高效冷却等关键技术.主要技术发明点如下: 1)针对国内外广泛采用单转子模型描述铣削电主轴复杂转子系统而存在的不准确性,建立了高速滚动轴承电主轴转子-刀具拉杆-轴承双转子耦合系统动力学模型;开展了高速滚动轴承油气润滑试验研究,揭示了油气参数与润滑介质对滚动轴承性能的影响规律,为提高电主轴的动态性能与延长轴承的使用寿命提供了有效途径. 2)针对传统型的恒压预紧铣削电主轴在低速加工时主轴刚性偏小、高速加工时轴承温升过高的技术现状,提出了最佳预紧力铣削加工电主轴技术,发明了预紧力可控智能化铣削加工电主轴,显著提高了电主轴在切削速度范围内的综合性能. 3)建立了大尺寸深孔内圆磨削电主轴的动力学模型,揭示了电主轴的动力学行为,提出了电主轴动态设计方法,发明了高刚度、低温升的大直径深孔内圆磨削电主轴;突破了电主轴中孔水冷却及其非接触注气密封技术,发明了小直径深孔超高速内圆磨削电主轴. 4)完成了5自由度全悬浮的大尺寸硅片精密磨削空气轴承电主轴的结构创新设计;建立该电主轴动力学方程,揭示其动力学行为;突破了杯状砂轮端面磨削的中孔离心喷射冷却技术,发明了大尺寸硅片的精密磨削电主轴;突破了硅片真空定位夹持技术,发明了安装并驱动硅片的旋转工作台空气轴承.