什么是電主軸？

1、何為電主軸

電主軸是在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù)，高速數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)取消了帶輪傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，機(jī)床主軸由內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，從而把機(jī)床主傳動(dòng)鏈的長度縮短為零，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的"零傳動(dòng)"，這種主軸電動(dòng) 機(jī)與機(jī)床主軸"合二為一"的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，使主軸部件從機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)中相 對(duì)獨(dú)立出來，因此可做成"主軸單元"，俗稱"電主軸"。電主軸在英文中有多種稱謂，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(jī)作為動(dòng)力源，故也稱為“高頻主軸”(High Frequency Spindle);由于沒有中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，有時(shí)又稱為“直接傳動(dòng)主軸”(Direct Drive Spindle);由于電動(dòng)機(jī)裝在主軸內(nèi)部又稱為“內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)主軸”(Build-in Motor Spindle)。

2、電主軸的基本構(gòu)成

高速電主軸由動(dòng)力源(電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和定子)、主軸(轉(zhuǎn)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(jī)械部件組成。電主軸采用無外殼電動(dòng)機(jī)，且電動(dòng)機(jī)內(nèi)置，其轉(zhuǎn)子采用過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)生的摩擦力來實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)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(yùn)轉(zhuǎn)部分達(dá)到精確的動(dòng)平衡。電動(dòng)機(jī)定子壓裝在冷卻套內(nèi)，并通過冷卻套固裝在電主軸的殼體內(nèi)。因此，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子直接作為機(jī)床的主軸，主軸單元的外殼體就是電動(dòng)機(jī)機(jī)座。在主軸的后端裝有測(cè)速、測(cè)角位移傳感器( 旋轉(zhuǎn)編碼器)，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的全閉環(huán)控制。主軸前端外伸部分的內(nèi)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(qū)動(dòng)器的電氣連接。通電后轉(zhuǎn)子可以直接帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸的轉(zhuǎn)速用電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速與矢量控制裝置來改變。

3、電主軸的發(fā)展趨勢(shì)

電主軸總體發(fā)展趨勢(shì)為：大功率、高轉(zhuǎn)速、高主軸回轉(zhuǎn)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(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要，多數(shù)數(shù)控機(jī)床需要能夠同時(shí)滿足低速粗加工時(shí)的重切削、高速切削時(shí)精加工的要求，因此電主軸應(yīng)具備低速大扭矩、高速大功率的性能。高轉(zhuǎn)速：電主軸繼續(xù)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(shù)控機(jī)床電主軸高速化已成為目前發(fā)展的普遍趨勢(shì)。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(tǒng)剛度越來越大，滿足了數(shù)控機(jī)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、高可靠性和長壽命方向發(fā)展。由于終端用戶對(duì)數(shù)控機(jī)床的精度和可靠性提出了越來越高的要求，相應(yīng)地對(duì)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(yù)負(fù)荷施加方式，電主軸的壽命相應(yīng)得到了延長，其使用可靠性也越來越高。

4、電主軸的重要性

裝備制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，機(jī)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(shè)備都需要有機(jī)床才能加工出來。機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)都是由電機(jī)帶動(dòng)的，傳統(tǒng)機(jī)床都是一臺(tái)異步電機(jī)通過皮帶輪驅(qū)動(dòng)齒輪箱的輸入軸，機(jī)床通過齒輪箱齒輪嚙合的變換來實(shí)現(xiàn)電機(jī)主軸的調(diào)速。電主軸是高精密機(jī)床的核心功能部件，電機(jī)轉(zhuǎn)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(jié)，其功能是帶動(dòng)刀具或工件旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)高速高效精密加工。機(jī)床主軸的性能很大程度上決定了機(jī)床的加工效率和加工質(zhì)量，對(duì)機(jī)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(jù)場所需求，找到適合的電主軸產(chǎn)品。

一定要關(guān)注電主軸應(yīng)用場所，不同的應(yīng)用場合的接口是不同的，另外要弄清楚工況的功率要求，以及在此功率下對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速；

刀具的接口一定要明確，一般情況下固定接口轉(zhuǎn)速只能在指定的電主軸使用。

如果要更高轉(zhuǎn)速的電主軸，刀具接口需要選擇相應(yīng)的等高速刀具接口，數(shù)控銑削電主軸上配用的彈簧夾頭也是有一定的許用高轉(zhuǎn)速的；磨用電主軸一般都是橫扭矩設(shè)計(jì)的電機(jī)，電機(jī)的高轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速的增加線性增加，表示電流維持基本恒定不變，由于轉(zhuǎn)矩和電流的關(guān)系是線性關(guān)系，所以稱這種制式的電主軸為恒轉(zhuǎn)矩制電機(jī)。