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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功能部件，電機轉子直接安裝刀具雙頭永磁電主軸，省去了中間皮帶輪和齒輪箱的傳動環節永磁電主軸，其功能是帶動刀具（砂輪）或工件旋轉，實現高速精密加工。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。

高速電主軸的電機均選用溝通交流多線程磁感應電機，因為是用在快速加工設備床邊，運作時要從靜止不動快速提速至每分數十萬轉甚至數十萬轉，運行轉矩大，因此運行電流量要高于一般電機額定電壓5~7倍。其驅動方法有變頻器驅動和矢量控制驅動器驅動二種。變頻器的驅動操縱性能為恒轉矩驅動永磁同步電主軸，功率與轉矩正相關。數控車床全新的變頻器選用的晶體三極管技術性，可完成主軸軸承的無極變速。數控車床矢量控制驅動器的驅動操縱為在低速檔端為恒轉矩驅動，在中國、快速端為恒輸出功率驅動。 

電主軸冷卻回路的目的是保持主軸溫度恒定，且其溫度與主軸轉速無關，因而可以避免主軸前端伸長并且保護主軸軸承永磁電主軸廠家，從而保證主軸的精度不受電動機發熱的影響；電動機冷卻回路主要在于電機定子的冷卻，只要將定子的溫度控制在較低的范圍之內，就能將電機的溫度加以控制。其冷卻方式是對電機定子采用外循環水式冷卻液實行強制冷卻，加強電動機對外部的散熱能力，使主軸部件的殼體保持室溫狀態；刀具冷卻是選用件，可以任意選用外部冷卻或者內孔冷卻，或者內外同時冷卻。采用通過刀具內孔冷卻時，冷卻液在高壓下通過旋轉分配器中間的孔道，打開單向閥，從刀柄(包括刀具)的中間孔中噴出。

對主軸電機的要求主要為：

（1）足夠的輸出功率，數控機床的主軸負載性質近似于'恒功率'，也就是當機床的主軸轉速高時，輸出轉矩較小；主軸轉速低時，輸出轉矩大；即要求主軸驅動裝置要具有'恒功率'的性質；

（2）調速范圍：為保證數控機床適用于各種不同的刀具、加工材質；適應于各種不同的加工工藝，要求主軸電機具有一定的調速范圍。但對主軸的要求比進給低；

（3）速度精度：一般要求靜差度小于5％，更高的要求為小于1％；

（4）快速：主軸驅動裝置有時也用在定位功能上，這就要求它也具有一定的快速性。

1、齒輪傳動主軸：其轉速一般在6000r/min，電主軸剛性好、比較適合重切削的場合，其主軸一般配備到多頭的機床上；

2、皮帶傳動主軸：其轉速在8000r/min，結構簡單、生產容易、緩沖能力強、在主軸過載情況下打滑有效保護主軸；

3、直結式主軸：其主軸與電機通過軸聯器連接驅動，扭曲大、能耗小、其轉速在12000r/min以上，此類主軸一般使用在高速加工中心上；

4、電主軸：主軸與電機融為一體，其電機就是主軸，主軸就是電機，也可以這樣說主軸與電機合二為一了，此主軸的傳動鏈幾乎為零，其主軸的轉速在18000-40000r/min之間，還有更高轉速的電主軸，比如國外先進國家的電主軸軸承采用了磁浮軸承和靜承，其轉速可達到100000r/min，此類主軸一般應用在高速加工中心上。

電主軸是近幾年在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，在中數控機床中應用廣泛。它與直線電機技術、高速刀具技術一起，將會把高速加工推向一個新時代。但是令人遺憾的是，作為數控機床功能部件的重要組成部分之一，電主軸的國產化率很低，當前數控機床所用的電主軸60%需要進口。對此，有關指出，電主軸的國產化在技術上并非很難，因此有必要加大它的發展。如果不提高電主軸的國產化率，一味依賴進口，不僅將會浪費更多的外匯，而且會制約我國數控機床的自我滿足率。