第一章 高速电主轴技术概述 1
第一节 基本概念 1
一、电主轴 1
二、电主轴的基本构成 1
三、电主轴系统 4
第二节 高速电主轴基本原理和电主轴的组成 7
一、高速电主轴基本工作原理 7
二、数控机床对高速电主轴的要求 7
三、电主轴的特点和关键技术 8
第三节 国外电主轴行业发展情况分析 9
一、世界电主轴行业市场供给分析 9
二、世界电主轴行业市场需求分析 10
三、世界电主轴行业主要国家发展情况分析 11
第四节 高速电主轴国内外技术现状与发展趋势 12
一、高速电主轴的发展经历 12
二、国内外高速电主轴技术和产品发展趋势 12
三、国外主要电主轴生产厂家及电主轴产品的特点 13
四、国内高速电主轴技术的现状 17
五、国内主要电主轴生产厂家及电主轴产品的特点 18
第五节 电主轴相关技术条件和标准 18
参考文献 20
第二章 高速电主轴的结构布局、分类与命名 21
第一节 高速电主轴的结构布局 21
一、电动机置于主轴前后轴承之间的布置方式 21
二、电动机置于主轴后轴承之后的布置方式 21
第二节 高速电主轴的分类 22
一、按电主轴电动机特性分类 22
二、按电主轴轴承支承方式分类 23
三、按应用领域分类 23
四、按电动机的类型分类 26
第三节 电主轴的型号命名 27
参考文献 29
第三章 高速电主轴的基本参数和技术指标 30
第一节 电主轴的参数和指标要求 30
第二节 电主轴的基本参数 31
第三节 电主轴的性能参数 33
参考文献 36
第四章 电主轴电动机及驱动控制 37
第一节 机床主轴对电动机的基本要求 37
第二节 电主轴电动机及性能比较 37
一、交流异步感应电动机 38
二、交流同步电动机 38
三、同步电动机与异步电动机的区别 39
四、设计电主轴电动机时应注意的几个问题 39
第三节 电主轴电动机驱动和控制 40
一、普通变频器驱动和控制 40
二、矢量控制驱动器的驱动和控制 41
三、直接转矩控制 43
参考文献 44
第五章 高速电主轴的支承 45
第一节 滚动轴承支承的电主轴 45
一、普通滚动轴承 45
二、混合陶瓷球轴承 46
三、滚动轴承的配置形式和预加载荷 48
第二节 流体支承电主轴 49
一、流体静压轴承 49
二、液体动压轴承 55
三、液体动静压混合轴承 56
第三节 磁悬浮轴承支承电主轴 58
一、磁悬浮轴承工作原理 58
二、磁悬浮轴承的优缺点 60
三、磁悬浮轴承在电主轴中的应用 61
四、轴承比较 61
五、各类轴承在电主轴上的应用情况 62
参考文献 62
第六章 电主轴的润滑与冷却系统 63
第一节 电主轴的轴承润滑系统 63
一、油脂润滑 64
二、油雾润滑 64
三、少油润滑 66
四、轴承类型与润滑方式的组合 69
第二节 电主轴电动机的冷却 70
一、液体冷却 70
二、空气强制冷却 71
参考文献 72
第七章 电主轴的主轴端部设计 73
第一节 引言 73
第二节 高速切削对主轴/刀柄联接的要求 74
第三节 高速切削对主轴/刀柄锥度联接系统的影响 74
一、离心力作用下的主轴/刀柄联接系统 74
二、高速状态下联接系统变形分析 75
第四节 标准7：24锥度联接 79
一、配合原理 79
二、锥度为7：24刀柄的标准和规格 80
三、BT主轴/刀柄系统 81
四、标准7：24锥联接优缺点分析 82
第五节 替代型刀柄——1：10锥度联接系统 83
一、锥度为1：10的HSK刀柄 83
二、美国的KM刀柄结构（替代型设计） 88
三、BT刀柄、HSK刀柄与KM刀柄比较 89
四、其他高速刀柄结构——三棱锥结构 90
第六节 改进型联接的设计 90
一、锥面和端面同时定位的WSU-1 91
二、WSU-2结构 92
参考文献 92
第八章 高速电主轴性能测试与试验分析 93
第一节 性能测试与试验指标 93
第二节 电主轴静态回转精度测量 93
一、电主轴回转精度的影响因素 94
二、电主轴回转精度测量方法 94
三、电主轴回转精度检测 97
第三节 电主轴静刚度测试 98
一、静刚度概述 98
二、静刚度的测试方法 99
三、电主轴静刚度的测试试验 100
第四节 电主轴精度保持性测量与精度寿命预测 102
一、电主轴精度保持性试验 102
二、试验平台上电主轴精度保持性试验 102
三、机床上电主轴精度保持性测试 104
四、精度保持性评估方法和精度寿命预测 105
第五节 电主轴的温升测试 105
一、影响电主轴温升的主要因素 106
二、电主轴的温升检测方法 106
三、电主轴温升试验 106
四、电主轴空负载温升试验举例 108
第六节 电主轴调速负载特性测量 111
一、电主轴输出功率测试 111
二、电主轴转矩和转速测试 112
三、电主轴调速负载特性试验举例 113
第七节 电主轴轴承预紧状态测量 114
一、预紧力对性能的影响 114
二、预紧力施加的方法 115
三、预紧力的测量方法 118
第八节 电主轴振动性能试验 120
一、影响电主轴振动特性的因素 120
二、电主轴试验模态分析方法 121
三、电主轴振动性能试验 122
第九节 电主轴噪声测试 123
一、电动机噪声的物理量度 124
二、电动机噪声测试的试验仪器 125
三、电主轴噪声的测试 126
第十节 残余动不平衡及动平衡方法 127
一、现场动平衡原理 127
二、现场动平衡试验装置 129
三、现场动平衡试验步骤和举例 129
参考文献 132
第九章 电主轴的优化设计选型 133
第一节 电主轴的选型流程 133
一、系列化电主轴选型流程 133
二、定制电主轴设计选型流程 139
三、用户需求调查表设计 142
四、选型结果报告设计 144
第二节 典型工况分析和计算 148
一、电主轴参数计算 148
二、铣削工况计算流程和公式 151
三、磨削工况计算流程和公式 155
四、车削工况计算流程和公式 160
参考文献 161
第十章 电主轴的安装、调试与维护保养 162
第一节 电主轴的正确使用 162
第二节 电主轴的维护与保养 163
第三节 电主轴的维修 164
一、电主轴的维修内容 164
二、维修电主轴时正确的拆装操作 165
第四节 电主轴典型故障类型与排除 166
参考文献 170
第十一章 高速电主轴选型案例 171
第一节 选择电主轴应考虑的问题 171
一、电主轴结构布局 171
二、电主轴轴承的选择 171
三、电主轴电动机及驱动模块 171
四、电主轴润滑和冷却方式的选择 172
第二节 加工中心用电主轴选型案例 172
一、MCV2520小型立式加工中心用电主轴选型案例 172
二、MDH-50高速精密卧式加工中心用电主轴选型案例 174
三、VDBS-50超高速精密立式加工中心用电主轴选型案例 179
四、VMC850型加工中心用电主轴选型案例 183
第三节 磨削机床用电主轴选型案例 186
一、案例1：内圆磨床用电主轴选型 186
二、案例2：内圆磨床用电主轴选型 189
三、案例3：外圆磨床用电主轴选型 193
四、案例4：内圆磨床用电主轴设计 197
五、案例5： HZ-087CNC型磨床电主轴选型 202
第四节 车削用电主轴选型案例 205
参考文献 207
第十二章 电主轴优化设计选型软件介绍及应用案例 208
第一节 电主轴优化设计选型软件的功能描述 208
第二节 “电主轴选型”功能使用方法简介 210
第三节 “用户参考设计”功能使用方法简介 215
一、电主轴选型案例 215
二、电主轴相关行业标准 216
三、电主轴选型手册和电主轴产品样本 216
四、典型工况计算 216