什么是电主轴？

1、何为电主轴

电主轴是在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，高速数控机床主传动系统取消了带轮传动和齿轮传动，机床主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的"零传动"，这种主轴电动 机与机床主轴"合二为一"的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相 对独立出来，因此可做成"主轴单元"，俗称"电主轴"。电主轴在英文中有多种称谓，如Electric-spindle, Electro-spindle, Motor Spindle和Motorized Spindle等;由于电主轴可采用交流高频电动机作为动力源，故也称为“高频主轴”(High Frequency Spindle);由于没有中间传动环节，有时又称为“直接传动主轴”(Direct Drive Spindle);由于电动机装在主轴内部又称为“内装式电动机主轴”(Build-in Motor Spindle)。

2、电主轴的基本构成

高速电主轴由动力源(电动机转子和定子)、主轴(转轴)、前后轴承、冷却套、主轴单元外壳、各种连接装置以及刀具接口等基本机械部件组成。电主轴采用无外壳电动机，且电动机内置，其转子采用过盈配合的方式热装在主轴零件上，与主轴做成一体， 主轴则由前后轴承支承，由压配合产生的摩擦力来实现大转矩的传道。压配谷取清了主轴上一切形式的键联接和螺纹联接，能够使主轴运转部分达到精确的动平衡。电动机定子压装在冷却套内，并通过冷却套固装在电主轴的壳体内。因此，电动机转子直接作为机床的主轴，主轴单元的外壳体就是电动机机座。在主轴的后端装有测速、测角位移传感器( 旋转编码器)，以实现电动机的全闭环控制。主轴前端外伸部分的内锥孔和端面用于安装和固定可换的刀柄。电源接口用于与驱动器的电气连接。通电后转子可以直接带动主轴旋转，主轴的转速用电动机的变频调速与矢量控制装置来改变。

3、电主轴的发展趋势

电主轴总体发展趋势为：大功率、高转速、高主轴回转精度。大功率：电主轴向高速大功率、低速大扭矩方向发展。根据实际应用的需要，多数数控机床需要能够同时满足低速粗加工时的重切削、高速切削时精加工的要求，因此电主轴应具备低速大扭矩、高速大功率的性能。高转速：电主轴继续向高速度、高刚性发展。在电主轴轴承及其润滑技术、精密加工技术、精密动平衡技术等不断发展的背景下，数控机床电主轴高速化已成为目前发展的普遍趋势。在刚性方面，由于轴承及其润滑技术的发展，电主轴的系统刚度越来越大，满足了数控机床高速、高效和精密加工发展的需要。高精度：电主轴进一步向高精度、高可靠性和长寿命方向发展。由于终端用户对数控机床的精度和可靠性提出了越来越高的要求，相应地对电主轴的精度与可靠性的要求也不断提高。同时，由于采用了特殊的精密轴承、先进的润滑方法以及特殊的预负荷施加方式，电主轴的寿命相应得到了延长，其使用可靠性也越来越高。

4、电主轴的重要性

装备制造业是国民经济的支柱产业，机床工业更是装备制造业的基石，所有的有精度要求的零件设备都需要有机床才能加工出来。机床主轴的旋转都是由电机带动的，传统机床都是一台异步电机通过皮带轮驱动齿轮箱的输入轴，机床通过齿轮箱齿轮啮合的变换来实现电机主轴的调速。电主轴是高精密机床的核心功能部件，电机转子直接安装刀具，省去了中间皮带轮和齿轮箱的传动环节，其功能是带动刀具或工件旋转，实现高速高效精密加工。机床主轴的性能很大程度上决定了机床的加工效率和加工质量，对机床性能具有至关重要的影响。

5、电主轴如何选择

选择电主轴需依据场所需求，找到适合的电主轴产品。

一定要关注电主轴应用场所，不同的应用场合的接口是不同的，另外要弄清楚工况的功率要求，以及在此功率下对应的转速；

刀具的接口一定要明确，一般情况下固定接口转速只能在指定的电主轴使用。

如果要更高转速的电主轴，刀具接口需要选择相应的等高速刀具接口，数控铣削电主轴上配用的弹簧夹头也是有一定的许用高转速的；磨用电主轴一般都是横扭矩设计的电机，电机的高转速和功率以及电压的关系是等比关系，电压和功率随电主轴转速的增加线性增加，表示电流维持基本恒定不变，由于转矩和电流的关系是线性关系，所以称这种制式的电主轴为恒转矩制电机。