電(dian)主軸(zhou)，外(wai)文名hvct，是(shi)在(zai)數控機床領(ling)域出現的將(jiang)機床主軸與(yu)主軸電機融(rong)為一體(ti)的新技術。主(zhu)軸是一套組件，它包括(kuo)電主(zhu)軸本身及其(qi)附件：電主(zhu)軸、高頻變(bian)頻裝置、油霧潤(run)滑器、冷卻裝置、內(nei)置編碼器(qi)、換(huan)刀裝置等(deng)。這種主軸電動機與(yu)機床主軸“合二(er)為(wei)(wei)一(yi)”的傳(chuan)動結(jie)構形式，使主軸部件從機床的傳(chuan)動系統和整體(ti)(ti)結(jie)構中(zhong)相對獨立出來(lai)，因此(ci)可做成“主軸單(dan)元”，俗稱(cheng)“電主軸”(ElectricSpindle,Motor Spindle)，特性為(wei)(wei)高(gao)轉速、高(gao)精度、低噪(zao)音(yin)、內(nei)圈帶鎖口的結(jie)構更適合噴(pen)霧潤滑。

電(dian)主軸(zhou)是在數控機(ji)床領域出(chu)現的(de)將機(ji)床主軸(zhou)與主軸(zhou)電(dian)機(ji)融(rong)為(wei)一體(ti)的(de)新技術(shu)，

電主軸

它(ta)與直線(xian)電(dian)機(ji)(ji)(ji)技術、高速刀(dao)具技術一(yi)(yi)起，把高速加工推向一(yi)(yi)個新時代。電(dian)主(zhu)軸(zhou)(zhou)包括(kuo)電(dian)主(zhu)軸(zhou)(zhou)本(ben)身及其(qi)附件，包括(kuo)電(dian)主(zhu)軸(zhou)(zhou)、高頻(pin)變頻(pin)裝置、油(you)霧潤滑器、冷卻裝置、內置編碼器、換刀(dao)裝置等(deng)。電(dian)動機(ji)(ji)(ji)的轉子直接作為機(ji)(ji)(ji)床的主(zhu)軸(zhou)(zhou)，主(zhu)軸(zhou)(zhou)單(dan)元的殼體就是電(dian)動機(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)座，并且配合其(qi)他零部件，實現電(dian)動機(ji)(ji)(ji)與機(ji)(ji)(ji)床主(zhu)軸(zhou)(zhou)的一(yi)(yi)體化。

隨著電(dian)(dian)氣(qi)傳(chuan)(chuan)(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)技(ji)術（變(bian)頻(pin)調(diao)速(su)技(ji)術、電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)(dong)機矢量控(kong)制技(ji)術等）的(de)(de)迅速(su)發展和(he)日趨完善，高速(su)數控(kong)機床(chuang)(chuang)(chuang)主(zhu)傳(chuan)(chuan)(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)系統的(de)(de)機械結構已得到(dao)極大的(de)(de)簡化，基本上(shang)取(qu)消了帶(dai)輪傳(chuan)(chuan)(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)和(he)齒輪傳(chuan)(chuan)(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)。機床(chuang)(chuang)(chuang)主(zhu)軸由內裝(zhuang)式(shi)(shi)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)(dong)機直接驅動(dong)(dong)(dong)(dong)，從而(er)把機床(chuang)(chuang)(chuang)主(zhu)傳(chuan)(chuan)(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)鏈的(de)(de)長度縮短為(wei)零，實(shi)現了機床(chuang)(chuang)(chuang)的(de)(de)“零傳(chuan)(chuan)(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)”。，這種(zhong)“主(zhu)軸單元”主(zhu)軸電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)(dong)機與機床(chuang)(chuang)(chuang)主(zhu)軸“合二為(wei)一”的(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)結構形式(shi)(shi)使主(zhu)軸部件從機床(chuang)(chuang)(chuang)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)系統和(he)整體結構中(zhong)相對獨立(li)出(chu)來，又稱(cheng)“電(dian)(dian)主(zhu)軸”(ElectricSpindle,Motor Spindle)。由于當前(qian)電(dian)(dian)主(zhu)軸主(zhu)要采(cai)用的(de)(de)是(shi)交(jiao)流高頻(pin)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)(dong)機，故也稱(cheng)為(wei)“高頻(pin)主(zhu)軸”（High FrequencySpindle)。由于沒有中(zhong)間傳(chuan)(chuan)(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)環(huan)節(jie)，有時(shi)又稱(cheng)它為(wei)“直接傳(chuan)(chuan)(chuan)動(dong)(dong)(dong)(dong)主(zhu)軸”（Direct Drive Spindle)。

電主軸結構

電主(zhu)軸(zhou)(zhou)由無外殼(ke)電機(ji)、主(zhu)軸(zhou)(zhou)、軸(zhou)(zhou)承、主(zhu)軸(zhou)(zhou)單(dan)(dan)元(yuan)殼(ke)體(ti)、驅(qu)動模(mo)塊(kuai)和冷卻裝置(zhi)(zhi)等組成。電機(ji)的(de)轉子采(cai)用(yong)壓(ya)配方法與主(zhu)軸(zhou)(zhou)做成一體(ti)，主(zhu)軸(zhou)(zhou)則(ze)由前(qian)(qian)后軸(zhou)(zhou)承支承。電機(ji)的(de)定(ding)子通過冷卻套(tao)安裝于主(zhu)軸(zhou)(zhou)單(dan)(dan)元(yuan)的(de)殼(ke)體(ti)中。主(zhu)軸(zhou)(zhou)的(de)變速(su)(su)由主(zhu)軸(zhou)(zhou)驅(qu)動模(mo)塊(kuai)控制(zhi)，而主(zhu)軸(zhou)(zhou)單(dan)(dan)元(yuan)內的(de)溫升由冷卻裝置(zhi)(zhi)限制(zhi)。在主(zhu)軸(zhou)(zhou)的(de)后端裝有測(ce)速(su)(su)、測(ce)角位移(yi)傳感器，前(qian)(qian)端的(de)內錐(zhui)孔和端面(mian)用(yong)于安裝刀具。

電主軸的冷卻

由于電主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)將(jiang)(jiang)電機集(ji)成于主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)單元(yuan)中(zhong)，且轉(zhuan)速(su)(su)很高，運轉(zhuan)時會產(chan)生大量熱量，引起電主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)溫升，使電主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)的(de)熱態特性和(he)動(dong)態特性變差(cha)，從(cong)而影響電主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)的(de)正(zheng)常工(gong)作(zuo)。因此，必須采取一定措(cuo)施控制電主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)的(de)溫度(du)，使其恒定在一定值內。機床一般采取強(qiang)制循環油(you)冷卻(que)(que)的(de)方(fang)式(shi)對電主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)的(de)定子及主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)進行冷卻(que)(que)，即將(jiang)(jiang)經過(guo)油(you)冷卻(que)(que)裝(zhuang)置的(de)冷卻(que)(que)油(you)強(qiang)制性地(di)在主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)定子外和(he)主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)外循環，帶走主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)高速(su)(su)旋轉(zhuan)產(chan)生的(de)熱量。機床另外，為了(le)減少(shao)主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)的(de)發(fa)熱，還必須對主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)進行合理(li)的(de)潤滑。

電主軸的驅動

電(dian)主軸的電(dian)動(dong)機(ji)均采(cai)用交流異步感應電(dian)動(dong)機(ji)，由于是用在高速(su)(su)加(jia)工機(ji)床(chuang)上，啟動(dong)時要從靜止迅速(su)(su)升速(su)(su)至(zhi)每分鐘數萬轉(zhuan)(zhuan)乃至(zhi)數十萬轉(zhuan)(zhuan)，啟動(dong)轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)大(da)，因而(er)啟動(dong)電(dian)流要超出普通電(dian)機(ji)額(e)定電(dian)流5~7倍。其驅(qu)(qu)(qu)動(dong)方式有變(bian)頻器驅(qu)(qu)(qu)動(dong)和矢(shi)量控(kong)制驅(qu)(qu)(qu)動(dong)器驅(qu)(qu)(qu)動(dong)兩種。變(bian)頻器的驅(qu)(qu)(qu)動(dong)控(kong)制特性為(wei)恒(heng)轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)，輸(shu)出功(gong)率(lv)與(yu)轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)成正(zheng)比。機(ji)床(chuang)最新的變(bian)頻器采(cai)用先進的晶體管技術(shu)，可實現主軸的無級變(bian)速(su)(su)。機(ji)床(chuang)矢(shi)量控(kong)制驅(qu)(qu)(qu)動(dong)器的驅(qu)(qu)(qu)動(dong)控(kong)制為(wei)在低速(su)(su)端為(wei)恒(heng)轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)，在中、高速(su)(su)端為(wei)恒(heng)功(gong)率(lv)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)

優點

電主軸具有結(jie)構緊湊(cou)、重量輕、慣性小、噪聲低、響應快等優點，

而且(qie)轉速高、功率大，簡(jian)化(hua)機(ji)床設計，易于實現主(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)定位，是高速主(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)單元中的(de)(de)一種理想結構。 電主(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)采用高速軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)技(ji)術，耐磨耐熱，壽命是傳(chuan)統軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)的(de)(de)幾倍。

特性

高(gao)轉速、高(gao)精度(du)、低噪音、內圈(quan)帶鎖口(kou)的結構(gou)更適合噴霧潤滑。

主要用途

數控(kong)機(ji)床 ●機(ji)電(dian)設(she)備

微型電機 ●壓力轉子(zi)

高科技

高速(su)軸承技(ji)術

電主軸(zhou)通常采用動靜壓軸(zhou)承(cheng)、復合陶瓷軸(zhou)承(cheng)或(huo)電磁(ci)懸浮軸(zhou)承(cheng)。

動靜壓軸承(cheng)具有很高的剛度(du)和阻尼，能(neng)大幅度(du)提高加工效率、加工質(zhi)量、延長刀具壽(shou)命、降(jiang)低(di)加工成本，這種軸承(cheng)壽(shou)命多半無(wu)限長。

復合(he)陶瓷軸(zhou)承在電(dian)主軸(zhou)單元中應用較多，這(zhe)種(zhong)軸(zhou)承滾動體使(shi)用熱(re)壓Si3N4陶瓷球，軸(zhou)承套(tao)圈(quan)仍為鋼圈(quan)，標準化程度高，對(dui)機床結(jie)構(gou)改動小(xiao)，易于維護。

電(dian)磁懸浮軸(zhou)承高(gao)速性能好(hao)，精度(du)高(gao)，容易實現診斷和在線監控，但是由于電(dian)磁測控系(xi)統復雜，這種軸(zhou)承價(jia)格十分昂貴，而且長期居高(gao)不下，沒有得到廣泛應用。

高速(su)電機(ji)技術

電(dian)(dian)(dian)主軸是電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)機與主軸融合(he)在(zai)一(yi)起的(de)產物，電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)機的(de)轉(zhuan)子(zi)即(ji)為(wei)主軸的(de)旋轉(zhuan)部分(fen)，理論上(shang)可以把電(dian)(dian)(dian)主軸看作一(yi)臺高(gao)速電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)機。關(guan)鍵技術(shu)是高(gao)速度下的(de)動(dong)(dong)平衡；

結構說(shuo)明(ming)及油氣潤滑(hua)

電(dian)主軸(zhou)是(shi)一個高精度的執(zhi)行元件，而影響電(dian)主軸(zhou)回轉精度的主要因素有：

①主(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)誤(wu)差 主(zhu)要(yao)包括主(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)支承軸(zhou)(zhou)(zhou)頸的(de)圓(yuan)度(du)誤(wu)差、同軸(zhou)(zhou)(zhou)度(du)誤(wu)差（使主(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)軸(zhou)(zhou)(zhou)心線發生偏斜）和(he)主(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)軸(zhou)(zhou)(zhou)頸軸(zhou)(zhou)(zhou)向承載面與軸(zhou)(zhou)(zhou)線的(de)垂直度(du)誤(wu)差（影響(xiang)主(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)軸(zhou)(zhou)(zhou)向竄(cuan)動量）

② 軸承誤差

軸(zhou)(zhou)承誤差(cha)(cha)包括(kuo)滑動(dong)軸(zhou)(zhou)承內孔(kong)或滾(gun)動(dong)軸(zhou)(zhou)承滾(gun)道(dao)的(de)圓度(du)誤差(cha)(cha)，滑動(dong)軸(zhou)(zhou)承內孔(kong)或滾(gun)動(dong)軸(zhou)(zhou)承滾(gun)道(dao)的(de)波度(du)，滾(gun)動(dong)軸(zhou)(zhou)承滾(gun)子的(de)形狀與尺寸誤差(cha)(cha)，軸(zhou)(zhou)承定(ding)位(wei)端面與軸(zhou)(zhou)心線垂(chui)直(zhi)度(du)誤差(cha)(cha)，軸(zhou)(zhou)承端面之(zhi)間的(de)平行度(du)誤差(cha)(cha)，軸(zhou)(zhou)承間隙以及切削中的(de)受力(li)變形等。

③ 主(zhu)軸系統的徑向不(bu)等(deng)剛度及熱變形

從以上可以看出影響電主軸回轉精度的主要原因就是軸承磨損，軸及接觸面磨損。為了保證我們的電主軸能在保證精度的情況下正常工作，我們就要盡可能的降低軸承相關部位的磨損率，而降低磨損的主要方式就是潤滑，對軸承進行潤滑處理，保證良好的潤滑及冷卻效果。因此選擇合理正確的潤滑方式是保證電主軸正常工作的重要條件。 [2] 

油(you)氣潤(run)滑裝(zhuang)(zhuang)置使用在(zai)(zai)電(dian)主(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)上(shang)面被(bei)普遍認可，俗稱“電(dian)主(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)油(you)氣潤(run)滑裝(zhuang)(zhuang)置”。電(dian)主(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)油(you)氣潤(run)滑裝(zhuang)(zhuang)置通(tong)俗的(de)(de)解釋就是(shi)，油(you)跟隨氣體的(de)(de)流(liu)動而往前運動。氣體在(zai)(zai)運動過程中(zhong)，會(hui)(hui)帶(dai)動附著在(zai)(zai)管(guan)壁上(shang)面的(de)(de)少(shao)量(liang)(liang)油(you)滴進入到(dao)兩邊的(de)(de)傳動軸(zhou)(zhou)承(cheng)，噴灑到(dao)摩擦面上(shang)的(de)(de)是(shi)帶(dai)有油(you)滴的(de)(de)油(you)氣混合(he)體。這種(zhong)潤(run)滑裝(zhuang)(zhuang)置不(bu)僅(jin)經濟、環保、快速(su)、高效，更重要的(de)(de)是(shi)油(you)滴適中(zhong)，不(bu)會(hui)(hui)造(zao)成因油(you)量(liang)(liang)過多(duo)軸(zhou)(zhou)承(cheng)無法(fa)散熱，也不(bu)會(hui)(hui)造(zao)成因油(you)量(liang)(liang)過多(duo)，軸(zhou)(zhou)承(cheng)在(zai)(zai)高速(su)旋轉過程中(zhong)產生背壓，避免了電(dian)主(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)負(fu)載增加，更不(bu)會(hui)(hui)產生竄動現(xian)象。

冷卻裝(zhuang)置(zhi)

為(wei)了盡快給高速運行的電(dian)主(zhu)軸(zhou)散熱，通(tong)常對電(dian)主(zhu)軸(zhou)的外壁通(tong)以循環冷卻劑，冷卻裝(zhuang)置的作用(yong)是保持冷卻劑的溫度。

內(nei)置(zhi)脈沖編碼器

為了實現(xian)(xian)自動(dong)換(huan)刀以(yi)及剛(gang)性攻螺紋(wen)，電主軸內(nei)置(zhi)一脈沖(chong)編碼器，以(yi)實現(xian)(xian)準確(que)的相(xiang)角控制以(yi)及與進(jin)給的配合。

自動換(huan)刀裝置

為了應用于加工中心，電主(zhu)軸配備了自動換刀裝置(zhi)，包括碟形簧、拉刀油缸(gang)等(deng)；

高(gao)速刀具的裝卡方式

廣(guang)為熟悉(xi)的BT、ISO刀具，已被實踐證明(ming)不適合于高速(su)加工。這種(zhong)情(qing)況下出現了HSK、SKI等高速(su)刀具。

高(gao)頻變頻裝置

要實現電主軸每分鐘幾(ji)萬甚至(zhi)十幾(ji)萬轉(zhuan)的(de)轉(zhuan)速(su)，必須用一高頻(pin)(pin)變頻(pin)(pin)裝置來驅(qu)動(dong)電主軸的(de)內置高速(su)電動(dong)機，變頻(pin)(pin)器(qi)的(de)輸出頻(pin)(pin)率必須達到上(shang)千或幾(ji)千赫茲。

控制

在數(shu)控(kong)機床中，電主軸通常采用變頻調速方法。主要有(you)普通變頻驅(qu)動(dong)和(he)(he)控(kong)制、矢量控(kong)制驅(qu)動(dong)器的驅(qu)動(dong)和(he)(he)控(kong)制以及直(zhi)接(jie)轉(zhuan)矩控(kong)制三(san)種控(kong)制方式。

普(pu)通(tong)變頻(pin)為標量驅(qu)(qu)動(dong)和(he)控制，其(qi)驅(qu)(qu)動(dong)控制特性為恒轉(zhuan)(zhuan)矩驅(qu)(qu)動(dong)，輸出功率和(he)轉(zhuan)(zhuan)速(su)成正比。普(pu)通(tong)變頻(pin)控制的(de)(de)動(dong)態(tai)性能(neng)(neng)不夠理(li)想，在低速(su)時控制性能(neng)(neng)不佳，輸出功率不夠穩定，也不具備C軸功能(neng)(neng)。但價格便宜(yi)、結構簡單，一般用于磨床和(he)普(pu)通(tong)的(de)(de)高(gao)速(su)銑床等。

矢(shi)量控(kong)制技術模仿直流電動(dong)機的(de)控(kong)制，以轉(zhuan)子(zi)磁場定向，用矢(shi)量變換的(de)方法來(lai)實(shi)(shi)現(xian)驅(qu)動(dong)和(he)(he)控(kong)制，具有(you)良好的(de)動(dong)態(tai)性能(neng)。矢(shi)量控(kong)制驅(qu)動(dong)器在剛啟(qi)動(dong)時(shi)具有(you)很大的(de)轉(zhuan)矩值，加之電主軸本身結構簡單，慣性很小(xiao)，故啟(qi)動(dong)加速度大，可(ke)以實(shi)(shi)現(xian)啟(qi)動(dong)后(hou)瞬(shun)時(shi)達到(dao)允許極限速度。這種(zhong)驅(qu)動(dong)器又有(you)開(kai)環和(he)(he)閉環兩(liang)種(zhong)，后(hou)者可(ke)以實(shi)(shi)現(xian)位置和(he)(he)速度的(de)反饋，不僅具有(you)更(geng)好的(de)動(dong)態(tai)性能(neng)，還可(ke)以實(shi)(shi)現(xian)C軸功(gong)(gong)能(neng)；而前者動(dong)態(tai)性能(neng)稍差，也不具備C軸功(gong)(gong)能(neng)，但價(jia)格較為便宜。

直(zhi)接轉(zhuan)矩控制(zhi)是繼(ji)矢量控制(zhi)技術之后發展起來(lai)的又一(yi)種新型的高性能交流(liu)調(diao)速(su)(su)技術，其控制(zhi)思想新穎，系統結構(gou)簡(jian)潔明了，更(geng)適合于高速(su)(su)電主(zhu)軸的驅動(dong)(dong)，更(geng)能滿(man)足高速(su)(su)電主(zhu)軸高轉(zhuan)速(su)(su)、寬調(diao)速(su)(su)范圍、高速(su)(su)瞬間(jian)準(zhun)停(ting)的動(dong)(dong)態特性和靜態特性的要求，已成(cheng)為(wei)交流(liu)傳(chuan)動(dong)(dong)領域的一(yi)個熱(re)點(dian)技術。

保養

（1）操作(zuo)員(yuan)在每天工作(zuo)完后(hou)要使(shi)用吸塵(chen)器清理電主軸(zhou)的(de)轉子(zi)(zi)(zi)端(duan)(duan)和(he)電機接(jie)線(xian)端(duan)(duan)子(zi)(zi)(zi)上(shang)的(de)廢(fei)屑(xie)(xie)，防止廢(fei)屑(xie)(xie)在轉子(zi)(zi)(zi)端(duan)(duan)和(he)接(jie)線(xian)端(duan)(duan)子(zi)(zi)(zi)上(shang)堆積(ji)，以(yi)此避免(mian)廢(fei)屑(xie)(xie)進(jin)入(ru)軸(zhou)承，加速高速軸(zhou)承的(de)磨(mo)損；避免(mian)廢(fei)屑(xie)(xie)進(jin)入(ru)接(jie)線(xian)端(duan)(duan)子(zi)(zi)(zi)，造成電機短路燒毀。

（2）每次對電主軸更換刀具時，操作員必須(xu)要(yao)將壓帽卡頭擰下，

不能使(shi)用直接插拔刀具(ju)的方法換刀！

操(cao)作員(yuan)要養成一個習慣(guan)，在(zai)卸(xie)刀后要將(jiang)卡頭和壓帽清理干凈。

（3）每天開機后操作員必須檢查電主軸的冷卻水流地工作狀態，要檢查水泵是否正常工作，要檢查冷卻水是否被水垢、微生物污染，要檢查管路狀態是否正常，必須要保證冷卻水正常循環！嚴禁在電主軸內無冷卻水通過的情況下開啟電主軸！只有在正常冷卻的前提下電主軸才能處于良好的工作狀態。如果水管有死彎造成水流不暢或有污垢堵塞管道，就會造成電主軸無法正常工作，并會影響加工效果。