数控机床电主轴单元技术

数控机床电主轴单元技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:机械工业出版社
作者:吴玉厚
出品人:
页数:179
译者:
出版时间:2006-3
价格:22.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787111183570
丛书系列:
图书标签:
  • 电主轴
  • 数控机床
  • 电主轴
  • 主轴单元
  • 机械制造
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具体描述

本书介绍了数控机床电主轴单元的研究、发展和应用情况;在论述数控机床电主轴工作原理和机构设计的基础上,进行了电主轴单兀轴承技术、润滑技术、冷却技术、动平衡技术、主轴电动机的驱动和控制技术以及电主轴的精密加工和精密装配技术等数控机床电主轴关键技术的研究;进一步完善和提高电主轴用高精度氮化硅陶瓷球轴承的设计和制造技术;对数控机床电主轴单元的动态、静态性能及热态性能进行了讨论和分析,并在此基础上进行了电主轴单元应用于非圆零件表面高速精密加工的试验研究;利用PMAc—PC,结合电主轴单元技术和直线电动机驱动进给技术,设计集成了一套精密加工系统和零件圆度误差的在线检测系统;研究开发了电主轴单元的控制应用软件,实现了对圆及非圆零件的精密加工,加快了数控机床电主轴单兀的工程应用。

本书可供从事机械设计、制造和管理的工程技术人员使用,也可供高等院校有关专业师生参考。

《精密制造的驱动核心:现代机械加工中的电主轴技术》 在飞速发展的现代制造业领域,加工精度与效率的提升已成为企业赢得市场竞争的关键。而驱动这一精进之路的核心动力,无疑是机械加工设备中至关重要的部件——主轴单元。本书《精密制造的驱动核心:现代机械加工中的电主轴技术》便聚焦于这一关键技术,深入剖析了当前机械加工领域中最为先进和普遍应用的主轴技术——电主轴单元。 本书旨在为读者提供一个全面、系统且极具实践价值的电主轴技术认知框架。我们不再局限于对传统主轴的简单介绍,而是着眼于电主轴所代表的全新设计理念、技术集成和性能优势。从电主轴的基本构成,到其在不同加工场景下的应用表现,本书都进行了详尽的阐述。 内容概览: 第一章:电主轴技术溯源与发展脉络 本章将带领读者回溯主轴技术的发展历程,从早期的皮带驱动、齿轮传动,到现代的伺服电机直连,重点勾勒出电主轴技术如何应运而生,成为精密加工的必然选择。我们将探讨催生电主轴技术发展的关键技术突破,例如高精度轴承技术、高速电机技术以及先进的控制理论,并展望其未来的发展趋势。 第二章:电主轴单元的构成与工作原理 深入剖析电主轴单元的核心组成部分,包括但不限于: 高速电机: 讲解同步电机、异步电机在电主轴中的应用特性,以及永磁同步电机(PMSM)为何成为当前主流,其功率密度、效率、调速范围等关键参数。 主轴轴承系统: 详细介绍角接触球轴承、圆柱滚子轴承、陶瓷轴承等在高转速、高精度主轴中的应用,以及轴承预紧、润滑、冷却等对主轴性能的影响。 动平衡技术: 强调动平衡对于抑制高速旋转时的振动、提高加工精度和延长主轴寿命的重要性,介绍动平衡的原理及常见工艺。 集成化设计: 讲解电主轴如何将电机、轴承、传感器等高度集成,实现紧凑化、模块化的设计,从而简化机床结构,提高安装便捷性。 冷却系统: 探讨不同类型的冷却方式(风冷、油冷、水冷)及其在应对高速旋转产生的热量、维持主轴稳定运行中的作用。 第三章:电主轴的关键性能指标解析 本书将详细解读影响电主轴性能的关键指标,帮助读者建立科学的选型和评估体系: 最高转速与功率: 分析不同加工需求下对主轴转速和功率的要求,以及这些参数如何与刀具选择、材料切削特性相互关联。 刚性与精度: 阐述主轴刚性对切削变形、加工表面质量的影响,以及径向跳动、轴向窜动等高精度指标的测量与控制。 动态特性与振动抑制: 探讨主轴的动态响应能力,以及如何通过优化设计和先进控制技术来抑制切削过程中的振动,保证加工稳定性。 热稳定性: 分析主轴在长时间运行过程中产生的热量及其对加工精度的潜在影响,介绍维持热稳定性的重要措施。 第四章:电主轴在不同加工领域的应用 本书将展示电主轴单元在国民经济各个重要领域的广泛应用,并针对不同应用场景分析其独特优势: 金属切削加工: 铣削与钻削: 针对铝合金、钢材、铸铁等不同材料,讲解如何选择合适的电主轴参数,以实现高效率、高精度的表面加工。 车削: 在高精度车削、大切深车削等应用中,电主轴如何提供稳定的扭矩输出和优异的刚性。 磨削: 在精密磨削中,超高转速电主轴如何实现微观表面的精细加工,达到纳米级的表面粗糙度。 非金属加工: 木材加工: 高功率、高扭矩电主轴在CNC雕刻、开料等应用中的优势。 石材加工: 耐磨损、高刚性电主轴在CNC石材雕刻、切割中的应用。 复合材料加工: 针对碳纤维、玻璃纤维等特殊材料,分析电主轴如何实现低损伤、高效率的加工。 特种加工: 激光加工: 将电主轴集成于激光切割、焊接设备中,实现高精度定位与多轴联动。 3D打印: 在某些工业级3D打印设备中,电主轴用于驱动挤出头或构建平台的精密运动。 第五章:电主轴单元的选型、安装与维护 本书将提供实用的指导,帮助用户在实际应用中更好地掌握电主轴技术: 选型原则: 基于加工对象、加工工艺、精度要求、成本预算等因素,提供科学的电主轴选型依据。 安装规范: 详细介绍电主轴的安装步骤、注意事项,以及如何保证其与机床主体的精确匹配。 日常维护与故障诊断: 总结电主轴的日常检查内容、润滑保养要求,以及常见故障的判断方法和初步处理措施。 性能优化与升级: 探讨如何通过改进冷却系统、优化控制策略等方式,进一步提升现有电主轴单元的加工性能。 第六章:电主轴的未来发展趋势 展望电主轴技术的未来,我们将探讨以下几个关键方向: 智能化与集成化: 传感器技术的进步将使电主轴具备更强的自诊断、自适应能力,并与MES/ERP系统深度融合。 超高转速与超高功率: 随着新材料和新能源技术的突破,超高转速(数万转甚至十万转以上)和超高功率的电主轴将进一步拓展加工边界。 绿色环保设计: 节能降耗、环保材料的应用将成为电主轴技术发展的重要考量。 特种功能集成: 探索将激光、超声波等加工功能集成到电主轴单元中,实现多功能一体化。 《精密制造的驱动核心:现代机械加工中的电主轴技术》不仅仅是一本技术手册,更是一本为精密制造领域从业者、工程师、学生以及对先进机械加工技术感兴趣的读者量身打造的指南。通过阅读本书,您将深刻理解电主轴技术在提升制造能力、推动产业升级中的核心作用,并掌握其应用、选型与维护的实践知识,为您的技术进步与职业发展提供坚实的基础。

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用户评价

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如果用一句话来形容这本书给我的感受,那就是它提供了一个从微观粒子到宏观系统的完整认知闭环。作为一名材料科学家,我对书中关于高速切削过程中主轴与刀具接触点载荷转移的有限元分析模型非常感兴趣。作者巧妙地将材料学中的接触疲劳理论引入到轴承寿命预测中,使得模型更贴近实际的材料失效过程。此外,书中对陶瓷球轴承与滚柱轴承在不同切削液环境下的摩擦学行为差异进行了对比分析,这些细致入微的比较,极大地拓宽了我对机械设计中材料选择的理解边界。这本书的学术深度体现在它能够跨越传统的机械、电气工程的界限,将流体力学、材料科学和控制理论无缝地融合在一起,构建起一个多学科交叉的知识体系,它不仅仅是工具书,更是一部激发创新思维的学术力作。

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这本《数控机床电主轴单元技术》简直是教科书级别的存在,对于我们这些在机床行业摸爬滚打多年的技术人员来说,它提供了一个极其全面和深入的视角。我特别欣赏作者在讲解电主轴核心部件——轴承和驱动系统时所展现出的那种严谨态度。比如,关于高速精密轴承的预紧力计算和动态特性分析,书里不仅仅是给出了公式,更是结合实际应用场景,剖析了不同工况下预紧力变化对加工精度和寿命的影响,这在其他很多教材里是很难看到的。书中对变频驱动技术的讲解也十分到位,从经典的矢量控制到最新的直接转矩控制,作者清晰地梳理了每种控制策略的优缺点及其在不同负载下的适用性。我记得有一次我们车间的一台高精度磨床主轴出现异响,我就是通过书中关于主轴热误差补偿模型的章节,很快定位到了问题所在,并提出了有效的解决方案。书中大量的图表和实物剖面图,使得那些复杂的物理原理变得直观易懂,即使是初次接触这个领域的工程师,也能很快掌握其精髓。这本书绝对是工程实践和理论学习的完美结合体。

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从一个设备采购和管理者的角度来看,这本书为我们提供了评估和选择高性能电主轴单元的科学依据。在过去,我们更多是依赖供应商的技术参数和口头承诺,但这本书教会我们如何“看穿”这些表面数据。例如,书中对电主轴的功率密度、刚度系数以及不同转速范围内的扭矩输出曲线的解读,让我明白了“高转速”并不一定意味着“高加工效率”。我们现在在招标时,会更加注重主轴的动态刚度指标,并要求供应商提供基于实际负载工况的寿命预测报告,这些要求都直接来源于书中对可靠性工程的深入探讨。此外,书中关于生命周期成本(LCC)的分析框架也很有启发性,它促使我们不仅关注初始采购成本,更要考虑维护频率、能耗和预期寿命,这对于优化整体制造资产的投资回报率至关重要。这本书是管理者制定技术采购战略的绝佳参考书。

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我以一个刚刚接触数控机床维护领域的年轻技术员的身份来说,这本书初看起来有点“吓人”,因为它涉及的专业术语和数学模型相当密集,但一旦你沉下心来,你会发现它如同一个循序渐进的向导。与其他偏重理论推导的书籍不同,这本书的优势在于其“应用导向性”。我特别喜欢其中关于电主轴状态监测与故障诊断的部分。它详细介绍了如何利用振动信号、温度数据乃至电流谐波分析来预测主轴的健康状况。书里给出的几种常见故障模式及其特征频谱图,简直就是一本“诊断宝典”。我们车间前段时间遇到一个主轴过热的问题,我就是对照书中的热特性模型,结合现场采集的温升曲线,成功地排除了冷却系统故障的可能,最终发现是润滑油粘度不匹配导致的,这种解决问题的思路,这本书给得非常清晰。它没有停留于“是什么”,而是深入到“为什么会发生”和“如何解决”,这种实战经验的传授,对于我们这些需要快速上手的技术人员来说,价值连城。

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对于从事数控系统集成的研发人员而言,这本书在系统集成层面的阐述深度,完全超出了我的预期。我一直关注的是如何优化上位控制算法,但这本书却将焦点放在了电主轴单元作为“黑盒子”与整个数控系统交互的接口和通信协议上。作者对总线技术,尤其是EtherCAT在高速同步控制中的应用进行了详尽的论述,并对比了传统脉冲串控制与现代总线控制在抖动(Jitter)和实时性方面的差异。更让我眼前一亮的是,书中对电磁兼容性(EMC)在高速电主轴系统设计中的重要性给予了高度重视,提出了多重屏蔽和接地设计的规范,这在很多侧重性能的文献中往往被一笔带过。我们最近在新一代机床上遇到的电磁干扰问题,通过参考书中关于屏蔽层优化和滤波电路设计的建议,得到了显著改善。这本书不仅仅是关于电主轴本身,更是关于如何将一个高性能电主轴“嵌入”到一个稳定可靠的机床系统中的技术蓝图。

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