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摘要：为了提升企业竞争力，促进企业技术发展，创建企业文化，以自主研发、问鼎世界为宗旨。我厂自主研发高速数控机床的理念已是当务之急。在高速数控机床设计制造中，高速主轴最为关键，本文阐述了我厂自主研发的电主轴的工作原理及其功能，并以HTC40n数控车床所采用的我厂自制的电主轴为例，阐述电主轴的加工、装配工艺的关键技术，且对电主轴的主要装配工序进行分析与研究。此次电主轴试装的成功，为我厂描绘出了机床行业的发展方向，对我厂经济的发展起到了积极的推动作用，提高了我厂在国内及国际的影响力。
关键词：电主轴；加工；装配
1.内装式电主轴床头箱设计结构简介
HTC40n主轴箱采用内装式电机，对于这种驱动类型，电机的机械功率不用传动元件直接传递到主轴上。通过在主轴轴承之间内装电机，电主轴获得一个较高的刚性。
内装式电机是一套组件，它主要包括电主轴本身及高频变频装置、润滑装置、冷却装置、内置编码器。其主轴轴承通常采用复合陶瓷轴承、电磁悬浮轴承、静压轴承、滚珠轴承。润滑方式通常采用油雾润滑、定时定量油气润滑、脂润滑。
HTC40n电主轴床头箱数控车床，其电主轴布局方式是将主电机置于主轴前后轴承之间，床头箱、主轴及转子套件为我厂自主研发，其定子冷压在床头箱里，转子热装在主轴上，前后轴承安装在前后端盖上，靠前后水套冷却。
2.电主轴加工及装配的工艺方案分析
2.1电主轴加工、装配工艺的关键技术
由于电主轴转速较高，且拆装困难，因此在核心零件加工及如何控制好主轴的预紧力、前后轴承的温度、主轴的动平衡、定子与箱体的装配、转子与主轴的热装、水套防漏等均是电主轴装配工艺的关键技术。
2.2电主轴核心零部件工艺方案的确定
2.2.1箱体加工工艺方案：由于电主轴箱体其结构与一般床头箱略有不同，其主轴前、后轴承不是直接安装在箱体上，而是安装在前后轴承座内，因此为保证轴承孔与定子冷却套安装孔的同轴度，加工定子冷却套安装孔与轴承安装孔时在坐标镗床上均按底面和40尺寸右侧面定位。加工时先加工箱体冷却套安装孔，按图纸要求达到φ314H7，然后确保箱体在机床定位不变的情况下，将前后轴承座安装在箱体上，按轴承外环配镗端盖轴承安装孔，保证间隙-0.002～0.002。
2.2.2主轴加工工艺方案：由于主轴前后支撑径的精度，直接影响主轴装配后的精度和轴承的预紧。主轴与定子衬套内孔的配合过盈量，直接影响定子的热装。为消除加工应力，主轴淬火后采用低温时效。为保证主轴与轴承之间的配合间隙，主轴安装轴承外圆按轴承内环配磨，角接触轴承保证配作过盈0 ～ 0.004且接触率大于等于75%，前、后圆柱滚子轴承接触率分别为大于等于85%和大于等于75%。为抵消装配误差，主轴精磨合格后，标出高低点位置（用稀释酸橡皮“O”字圆章）为部装装配做好标记。
2.2.3转子组合套件加工工艺方案： 电主轴转子由具有高导磁率的优质矽钢片迭压而成，圆柱度直接影响了转子装配后的直线性，直接影响到电主轴功率输出的稳定性而且影响了电主轴重要的参数。加工时根据衬套尺寸，工艺要求转子与衬套的配合过盈量控制在过盈0.04-0.07，达到上述条件后方能保证热装成功。
2.2.4电主轴装配方案
①轴承预紧：前、后双列圆柱轴承采用径向预紧，即轴承内圈制成锥孔（1：12），改变内圈在轴锥面上的位置，内圈就可得到不同的扩张量，从而改变轴承的游隙或预紧。伴随着机床主轴NC化，越来越多地使用温升低、高刚性的双列滚柱轴承这一主轴结构。为了提高刚性，在使用双列滚柱轴承时一般在负游隙（-）状态下使用，如果超出某一固定数值，寿命就会骤降。如果超出某一固定数值，即使用力紧固，刚性也不会提高，因此双列滚柱轴承，在若干负游隙（-）状态下使用是非常重要的，主轴轴承安装后的游隙为0～-5μm为最佳。
②转子热装：转子的安装是将其加热到180℃～200℃时且恒温2小时，热装到衬套上的，冷却后与主轴连接部分的过盈量为0.04-0.06mm左右。然后将转子与衬套的套件加热到180℃～200℃时且恒温2小时，热装到主轴上，冷却后套件与主轴连接部分的过盈量为0.04-0.06mm左右。电主轴的动平衡：为了达到电主轴单元G0.4的动平衡要求电主轴在设计过程中严格要求零件的各项精度，并严格遵守对称原则，要求钻多个同样大小的孔时，要求深度一致，主轴上套件采用紧配合安装在主轴上等，减少不平衡因素。
③运车：主轴箱从低速逐渐向高速进行运车试验，使主轴轴承每级转速达稳定温度后，速度再向高一级提升，直至达到最高转速。（每级为500r/min，最高级为4000 r/min）。
3.结束语
通过合理的设计、精密的加工与装配，我厂自主研发的电主轴床头箱试装的成功，标志我厂工艺水平有了新突破，又上了一个新台阶，为我厂批量电主轴机床提供了技术支持，对我厂产品更新换代、开发高速、高精、高效的机床，促进我厂经济的快速发展起到了积极的推动作用。
关键词：电主轴；加工；装配
1.内装式电主轴床头箱设计结构简介
HTC40n主轴箱采用内装式电机，对于这种驱动类型，电机的机械功率不用传动元件直接传递到主轴上。通过在主轴轴承之间内装电机，电主轴获得一个较高的刚性。
内装式电机是一套组件，它主要包括电主轴本身及高频变频装置、润滑装置、冷却装置、内置编码器。其主轴轴承通常采用复合陶瓷轴承、电磁悬浮轴承、静压轴承、滚珠轴承。润滑方式通常采用油雾润滑、定时定量油气润滑、脂润滑。
HTC40n电主轴床头箱数控车床，其电主轴布局方式是将主电机置于主轴前后轴承之间，床头箱、主轴及转子套件为我厂自主研发，其定子冷压在床头箱里，转子热装在主轴上，前后轴承安装在前后端盖上，靠前后水套冷却。
2.电主轴加工及装配的工艺方案分析
2.1电主轴加工、装配工艺的关键技术
由于电主轴转速较高，且拆装困难，因此在核心零件加工及如何控制好主轴的预紧力、前后轴承的温度、主轴的动平衡、定子与箱体的装配、转子与主轴的热装、水套防漏等均是电主轴装配工艺的关键技术。
2.2电主轴核心零部件工艺方案的确定
2.2.1箱体加工工艺方案：由于电主轴箱体其结构与一般床头箱略有不同，其主轴前、后轴承不是直接安装在箱体上，而是安装在前后轴承座内，因此为保证轴承孔与定子冷却套安装孔的同轴度，加工定子冷却套安装孔与轴承安装孔时在坐标镗床上均按底面和40尺寸右侧面定位。加工时先加工箱体冷却套安装孔，按图纸要求达到φ314H7，然后确保箱体在机床定位不变的情况下，将前后轴承座安装在箱体上，按轴承外环配镗端盖轴承安装孔，保证间隙-0.002～0.002。
2.2.2主轴加工工艺方案：由于主轴前后支撑径的精度，直接影响主轴装配后的精度和轴承的预紧。主轴与定子衬套内孔的配合过盈量，直接影响定子的热装。为消除加工应力，主轴淬火后采用低温时效。为保证主轴与轴承之间的配合间隙，主轴安装轴承外圆按轴承内环配磨，角接触轴承保证配作过盈0 ～ 0.004且接触率大于等于75%，前、后圆柱滚子轴承接触率分别为大于等于85%和大于等于75%。为抵消装配误差，主轴精磨合格后，标出高低点位置（用稀释酸橡皮“O”字圆章）为部装装配做好标记。
2.2.3转子组合套件加工工艺方案： 电主轴转子由具有高导磁率的优质矽钢片迭压而成，圆柱度直接影响了转子装配后的直线性，直接影响到电主轴功率输出的稳定性而且影响了电主轴重要的参数。加工时根据衬套尺寸，工艺要求转子与衬套的配合过盈量控制在过盈0.04-0.07，达到上述条件后方能保证热装成功。
2.2.4电主轴装配方案
①轴承预紧：前、后双列圆柱轴承采用径向预紧，即轴承内圈制成锥孔（1：12），改变内圈在轴锥面上的位置，内圈就可得到不同的扩张量，从而改变轴承的游隙或预紧。伴随着机床主轴NC化，越来越多地使用温升低、高刚性的双列滚柱轴承这一主轴结构。为了提高刚性，在使用双列滚柱轴承时一般在负游隙（-）状态下使用，如果超出某一固定数值，寿命就会骤降。如果超出某一固定数值，即使用力紧固，刚性也不会提高，因此双列滚柱轴承，在若干负游隙（-）状态下使用是非常重要的，主轴轴承安装后的游隙为0～-5μm为最佳。
②转子热装：转子的安装是将其加热到180℃～200℃时且恒温2小时，热装到衬套上的，冷却后与主轴连接部分的过盈量为0.04-0.06mm左右。然后将转子与衬套的套件加热到180℃～200℃时且恒温2小时，热装到主轴上，冷却后套件与主轴连接部分的过盈量为0.04-0.06mm左右。电主轴的动平衡：为了达到电主轴单元G0.4的动平衡要求电主轴在设计过程中严格要求零件的各项精度，并严格遵守对称原则，要求钻多个同样大小的孔时，要求深度一致，主轴上套件采用紧配合安装在主轴上等，减少不平衡因素。
③运车：主轴箱从低速逐渐向高速进行运车试验，使主轴轴承每级转速达稳定温度后，速度再向高一级提升，直至达到最高转速。（每级为500r/min，最高级为4000 r/min）。
3.结束语
通过合理的设计、精密的加工与装配，我厂自主研发的电主轴床头箱试装的成功，标志我厂工艺水平有了新突破，又上了一个新台阶，为我厂批量电主轴机床提供了技术支持，对我厂产品更新换代、开发高速、高精、高效的机床，促进我厂经济的快速发展起到了积极的推动作用。