| 成果名称: | 精密高速高光洁度电主轴关键技术研究及产业化 |
| 完成单位: | 广东省科学院智能制造研究所,广州市昊志机电股份有限公司 |
| 主要人员: | 吴智恒,任国强,郭伟科,雷群,石卫卫,朱胜利,陈敏,张翰乾,黄栋,赖燕根,陈浩,单杰,刘一波,薛建 |
| 介绍: | 项目来源于广东省省级科技计划项目，应用型科技研发转系那个资金项目，项目编号2015B010136005。机床是工作母机，代表了一个国家的制造业水平，国内高档数控机床90%以上进口。电主轴作为数控机床的关键功能部件，是机床发展的基础。近年随着3C(计算机、通讯和消费电子产品）产业的快速发展，对电主轴的性能提出了更高要求，需要具有高转速、高精度、高光洁度特性的产品。目前国内相关电主轴主要依赖进口，为突破技术壁垒，改变被动进口局面，迫切需要解决高速、精度、高光洁度电主轴产品研发过程的技术瓶颈，实现产业化。 项目通过对精密高光洁度电主轴进行研究，具体包括轴承动态刚度、承载、振动噪声、高光主轴动平衡优化、高光主轴运转稳定性、切削加工参数对高光加工效果的影响、电机性能与高光洁度加工关系、电主轴多物理场耦场分析等关键技术，开发出2种精密高光洁度电主轴产品，实现最高转速大于100136转/分，轴端跳动≤4um，加工表面光洁度0.03um≤Ra≤0.84um，整体指标达到内领先，可替代进口产品。项目主要研究内容及创新为： （1）轴承动态刚度、承载、振动噪声研究重点研究了高速电主轴转子动力学，包括主轴刚度、临界转速、装配工艺等对电主轴振动、噪声的影响，分析了各个因素对电主轴振动噪声的影响因子，明确了每个因素的影响范围，根据仿真结果，对高速电主轴进行了结构及运行参数的优化； （2）高光主轴动平衡优化分析。数控机床工作过程中，特别是在高速旋转或者切削的情况下，电主轴本身以及外界的任何扰动量都会引起电主轴的振动。通过设计、加工、装配及测试等环境对主轴系统平衡进行控制，结合高速转子动力学分析，优化了高速转子系统的动平衡及动态性能。 （3）高光主轴运转稳定性分析。项目针对精密高速高光洁度电主轴失效模式，通过潜在失效模式与后果分析(FMEA)、故障树分析，通过对高速电主轴系统分解，建立7大子系统模型；建立了建立电主轴系统可靠性模型，统计分析了电主轴主要失效模式，研究了系统多参数对电主轴可靠性的影响； （4）切削加工参数对高光加工效果的影响，通过对电主轴加工过程载荷提取，建立工艺参数及加工表面质量的关系模型，针对转子柱面涡动、锥面涡动进行理论分析，分析了切削力载荷下各个因素对转子振动的影响；根据各个影响因素，进行了切削力实验，识别出影响加工表面主要工作参数。 （5）电机性能与高光洁度加工关系分析。项目采用正交和随机方法设计电机热磁机耦合分析方案，得出最优目标结构参数，从而设计得到满足系统要求的具有最大的功率密度、最小的力矩波动并获得有效的散热结构及方式。通过分析电机不同参数下加工产品表面的测试，优化了电机的工作参数，提高了加工表面光洁度； （6）电主轴多物理场耦场分析。项目针对精密高速高光洁度电主轴进行了多物理场耦合计算技术的研究，研究了复杂耦合物理场下电主轴的变化，特别是轴承发热、电机发热对电主轴工作状态下电主轴温升后性能的影响，优化电主轴的热伸长性能，提升了精度保持性。 项目研发技术成熟：项目研发了目前电子加工行业急需的高光洁度电主轴，可满足3C(计算机、通讯和消费电子产品）、机器人、工业装备等行业有色金属、非金属材料的高精度、高效率、高表面光洁度加工，大幅减少了产品工序，提升了加工效率。项目研发产品已经在数控机床、机器人、电子等行业使用，客户包括合创精密、台湾大量、固本精密、天马电子、远洋、硕量、大族激光、沈阳机床、希捷自动化等，项目研发电主轴产品技术性能可替代进口。 历年获奖情况：无。 |
| 批准登记号: | |
| 登记日期: | 2024-10-14 |
| 研究起止时间: | 2015-08-01至2018-06-30 |
| 所属行业: | 制造业 |
| 所属高新技术类别: | 先进制造 |
| 评价单位名称: | 广东省科学技术厅 |
| 评价日期: | 2021-09-17 |
