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    什么是電主軸?

    1、何為電主軸

    電主軸是在數控機床領域出現的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術,高速數控機床主傳動系統取消了帶輪傳動和齒輪傳動,機床主軸由內裝式電動機直接驅動,從而把機床主傳動鏈的長度縮短為零,實現了機床的"零傳動",這種主軸電動 機與機床主軸"合二為一"的傳動結構形式,使主軸部件從機床的傳動系統和整體結構中相 對獨立出來,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機作為動力源,故也稱為“高頻主軸”(High Frequency Spindle);由于沒有中間傳動環節,有時又稱為“直接傳動主軸”(Direct Drive Spindle);由于電動機裝在主軸內部又稱為“內裝式電動機主軸”(Build-in Motor Spindle)。

    2、電主軸的基本構成

    高速電主軸由動力源(電動機轉子和定子)、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。電主軸采用無外殼電動機,且電動機內置,其轉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,由壓配合產生的摩擦力來實現大轉矩的傳道。壓配谷取清了主軸上一切形式的鍵聯接和螺紋聯接,能夠使主軸運轉部分達到精確的動平衡。電動機定子壓裝在冷卻套內,并通過冷卻套固裝在電主軸的殼體內。因此,電動機轉子直接作為機床的主軸,主軸單元的外殼體就是電動機機座。在主軸的后端裝有測速、測角位移傳感器( 旋轉編碼器),以實現電動機的全閉環控制。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器的電氣連接。通電后轉子可以直接帶動主軸旋轉,主軸的轉速用電動機的變頻調速與矢量控制裝置來改變。


    3、電主軸的發展趨勢

    電主軸總體發展趨勢為: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、低速大扭矩方向發展。根據實際應用的需要,多數數控機床需要能夠同時滿足低速粗加工時的重切削、高速切削時精加工的要求,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、高剛性發展。在電主軸軸承及其潤滑技術、精密加工技術、精密動平衡技術等不斷發展的背景下,數控機床電主軸高速化已成為目前發展的普遍趨勢。在剛性方面,由于軸承及其潤滑技術的發展,電主軸的系統剛度越來越大,滿足了數控機床高速、高效和精密加工發展的需要。高精度:電主軸進一步向高精度、高可靠性和長壽命方向發展。由于終端用戶對數控機床的精度和可靠性提出了越來越高的要求,相應地對電主軸的精度與可靠性的要求也不斷提高。同時,由于采用了特殊的精密軸承、先進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,其使用可靠性也越來越高。


    4、電主軸的重要性

    裝備制造業是國民經濟的支柱產業,機床工業更是裝備制造業的基石,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。機床主軸的旋轉都是由電機帶動的,傳統機床都是一臺異步電機通過皮帶輪驅動齒輪箱的輸入軸,機床通過齒輪箱齒輪嚙合的變換來實現電機主軸的調速。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環節,其功能是帶動刀具或工件旋轉,實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量,對機床性能具有至關重要的影響。

    5、電主軸如何選擇

    選擇電主軸需依據場所需求,找到適合的電主軸產品。

    一定要關注電主軸應用場所,不同的應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系是等比關系,電壓和功率隨電主軸轉速的增加線性增加,表示電流維持基本恒定不變,由于轉矩和電流的關系是線性關系,所以稱這種制式的電主軸為恒轉矩制電機。


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