什么是電主軸？

1、何為電主軸

電主軸是在數控機床領(lǐng)域出現的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術(shù)，高速數控機床主傳動(dòng)系統取消了帶輪傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，機床主軸由內裝式電動(dòng)機直接驅動(dòng)，從而把機床主傳動(dòng)鏈的長(cháng)度縮短為零，實(shí)現了機床的"零傳動(dòng)"，這種主軸電動(dòng) 機與機床主軸"合二為一"的傳動(dòng)結構形式，使主軸部件從機床的傳動(dòng)系統和整體結構中相 對獨立出來(lái)，因此可做成"主軸單元"，俗稱(chēng)"電主軸"。電主軸在英文中有多種稱(chēng)謂，如Electric-spindle, Electro-spindle, Motor Spindle和Motorized Spindle等;由于電主軸可采用交流高頻電動(dòng)機作為動(dòng)力源，故也稱(chēng)為“高頻主軸”(High Frequency Spindle);由于沒(méi)有中間傳動(dòng)環(huán)節，有時(shí)又稱(chēng)為“直接傳動(dòng)主軸”(Direct Drive Spindle);由于電動(dòng)機裝在主軸內部又稱(chēng)為“內裝式電動(dòng)機主軸”(Build-in Motor Spindle)。

2、電主軸的基本構成

高速電主軸由動(dòng)力源(電動(dòng)機轉子和定子)、主軸(轉軸)、前后軸承、冷卻套、主軸單元外殼、各種連接裝置以及刀具接口等基本機械部件組成。電主軸采用無(wú)外殼電動(dòng)機，且電動(dòng)機內置，其轉子采用過(guò)盈配合的方式熱裝在主軸零件上，與主軸做成一體， 主軸則由前后軸承支承，由壓配合產(chǎn)生的摩擦力來(lái)實(shí)現大轉矩的傳道。壓配谷取清了主軸上一切形式的鍵聯(lián)接和螺紋聯(lián)接，能夠使主軸運轉部分達到精確的動(dòng)平衡。電動(dòng)機定子壓裝在冷卻套內，并通過(guò)冷卻套固裝在電主軸的殼體內。因此，電動(dòng)機轉子直接作為機床的主軸，主軸單元的外殼體就是電動(dòng)機機座。在主軸的后端裝有測速、測角位移傳感器( 旋轉編碼器)，以實(shí)現電動(dòng)機的全閉環(huán)控制。主軸前端外伸部分的內錐孔和端面用于安裝和固定可換的刀柄。電源接口用于與驅動(dòng)器的電氣連接。通電后轉子可以直接帶動(dòng)主軸旋轉，主軸的轉速用電動(dòng)機的變頻調速與矢量控制裝置來(lái)改變。

3、電主軸的發(fā)展趨勢

電主軸總體發(fā)展趨勢為：大功率、高轉速、高主軸回轉精度。大功率：電主軸向高速大功率、低速大扭矩方向發(fā)展。根據實(shí)際應用的需要，多數數控機床需要能夠同時(shí)滿(mǎn)足低速粗加工時(shí)的重切削、高速切削時(shí)精加工的要求，因此電主軸應具備低速大扭矩、高速大功率的性能。高轉速：電主軸繼續向高速度、高剛性發(fā)展。在電主軸軸承及其潤滑技術(shù)、精密加工技術(shù)、精密動(dòng)平衡技術(shù)等不斷發(fā)展的背景下，數控機床電主軸高速化已成為目前發(fā)展的普遍趨勢。在剛性方面，由于軸承及其潤滑技術(shù)的發(fā)展，電主軸的系統剛度越來(lái)越大，滿(mǎn)足了數控機床高速、高效和精密加工發(fā)展的需要。高精度：電主軸進(jìn)一步向高精度、高可靠性和長(cháng)壽命方向發(fā)展。由于終端用戶(hù)對數控機床的精度和可靠性提出了越來(lái)越高的要求，相應地對電主軸的精度與可靠性的要求也不斷提高。同時(shí)，由于采用了特殊的精密軸承、先進(jìn)的潤滑方法以及特殊的預負荷施加方式，電主軸的壽命相應得到了延長(cháng)，其使用可靠性也越來(lái)越高。

4、電主軸的重要性

裝備制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，機床工業(yè)更是裝備制造業(yè)的基石，所有的有精度要求的零件設備都需要有機床才能加工出來(lái)。機床主軸的旋轉都是由電機帶動(dòng)的，傳統機床都是一臺異步電機通過(guò)皮帶輪驅動(dòng)齒輪箱的輸入軸，機床通過(guò)齒輪箱齒輪嚙合的變換來(lái)實(shí)現電機主軸的調速。電主軸是高精密機床的核心功能部件，電機轉子直接安裝刀具，省去了中間皮帶輪和齒輪箱的傳動(dòng)環(huán)節，其功能是帶動(dòng)刀具或工件旋轉，實(shí)現高速高效精密加工。機床主軸的性能很大程度上決定了機床的加工效率和加工質(zhì)量，對機床性能具有至關(guān)重要的影響。

5、電主軸如何選擇

選擇電主軸需依據場(chǎng)所需求，找到適合的電主軸產(chǎn)品。

一定要關(guān)注電主軸應用場(chǎng)所，不同的應用場(chǎng)合的接口是不同的，另外要弄清楚工況的功率要求，以及在此功率下對應的轉速；

刀具的接口一定要明確，一般情況下固定接口轉速只能在指定的電主軸使用。

如果要更高轉速的電主軸，刀具接口需要選擇相應的等高速刀具接口，數控銑削電主軸上配用的彈簧夾頭也是有一定的許用高轉速的；磨用電主軸一般都是橫扭矩設計的電機，電機的高轉速和功率以及電壓的關(guān)系是等比關(guān)系，電壓和功率隨電主軸轉速的增加線(xiàn)性增加，表示電流維持基本恒定不變，由于轉矩和電流的關(guān)系是線(xiàn)性關(guān)系，所以稱(chēng)這種制式的電主軸為恒轉矩制電機。