眾所周知，高(gao)速主(zhu)軸(zhou)系統(tong)歷來就是數控(kong)機床三(san)大(da)高(gao)新技術之一(高(gao)速主(zhu)軸(zhou)、數控(kong)系統(tong)、送給驅(qu)動(dong))。 隨著(zhu)數控(kong)技術及(ji)切削刀具的飛躍(yue)發(fa)展(zhan)，越來越多的機械制造裝(zhuang)(zhuang)備都在不斷地向高(gao)速、高(gao)精、高(gao)效、高(gao)智能(neng)化發(fa)展(zhan)，內裝(zhuang)(zhuang)式電(dian)主(zhu)軸(zhou)單元(yuan)已(yi)成為最能(neng)適(shi)宜上述高(gao)性能(neng)工(gong)況的數控(kong)機床核心功能(neng)部(bu)件(jian)之一。尤其是在多軸(zhou)聯動(dong)、多面體加(jia)工(gong)、并聯機床、復合加(jia)工(gong)機床等諸多先進產(chan)品中，內裝(zhuang)(zhuang)式電(dian)主(zhu)軸(zhou)單元(yuan)的優異特(te)點(dian)是其他類型主(zhu)軸(zhou)單元(yuan)不能(neng)替(ti)代的。

據中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)機床工(gong)具工(gong)業協會專項信息——EMO2003考察報告匯編介紹：2003年(nian)意(yi)大利(li)米蘭(lan)歐洲國(guo)(guo)際機床展(zhan)覽會中(zhong)(zhong)，大部(bu)分展(zhan)出的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)中(zhong)(zhong)心(xin)均采用(yong)電(dian)(dian)主軸(zhou)(zhou)配(pei)置。其最(zui)高(gao)轉速普(pu)遍(bian)為(wei)12,000-20,000r/min。其中(zhong)(zhong)最(zui)高(gao)的(de)(de)(de)是日本MAKINO銑床公司(si)(si)的(de)(de)(de)J4M臥(wo)式(shi)加(jia)工(gong)中(zhong)(zhong)心(xin)，其配(pei)備(bei)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)主軸(zhou)(zhou)最(zui)高(gao)轉速可(ke)達60,000r/min。本次展(zhan)會電(dian)(dian)主軸(zhou)(zhou)展(zhan)品琳瑯(lang)滿目，具有不同(tong)檔次的(de)(de)(de)技術性(xing)能，可(ke)選擇性(xing)較(jiao)大。高(gao)速電(dian)(dian)主軸(zhou)(zhou)的(de)(de)(de)最(zui)高(gao)轉速及功率、扭(niu)矩普(pu)遍(bian)提(ti)高(gao)。有的(de)(de)(de)還(huan)采用(yong)了傳感技術對振動進行(xing)監測和診斷。瑞(rui)士的(de)(de)(de)IBAG、Step-Tec、Flscher、Starrag-Heckert公司(si)(si)，德(de)國(guo)(guo)的(de)(de)(de)GMN、Cytec、INA，意(yi)大利(li)的(de)(de)(de)Gamfier、Omlat等公司(si)(si)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)主軸(zhou)(zhou)都各(ge)有特色(se)。

我國大型數控(kong)銑、加工中心和數控(kong)車(che)床實用型電主軸的開發(fa)始于(yu)1998年。洛陽軸研(yan)科技股份有限公司在(zai)“九五”期間，以國家重點科技攻(gong)關項目為(wei)依托，先后開發(fa)了裝(zhuang)備國產電機的、最高轉(zhuan)速(su)為(wei)15,000r/min、12,000r/min。10,000r/min、 8,000r/min的內裝(zhuang)式電主軸，其最大扭矩為(wei)129Nm。

“十五”期間又繼續開展上述科技攻關工作。到2003年止，洛陽軸研科技股份有限公司又先后開發了用于高速數控銑的30,000r/min電主軸和用于加工中心的24,000r/min電主軸。同時又系列開發了轉速自5,000r/min到12,000r/min的數控車床用電主軸。與此同時，北京機床研究所數控機床有限公司也相繼開發了用日本FUNAC電機組裝的15,000r/min、20,000r/min電主軸。北京機電研究院、上海第二機床廠等單位，利用德國REXROTH的電機組裝成轉速高于10,000r/min的電主軸。北京第一機床廠和日本大隈合作也開發出轉速高于10,000r/min的電主軸。近期又有漢川機床廠，濟寧博特精密絲杠制造有限公司，大連金功機械有限公司等數家企業相繼投入開發電主軸單元的行列。 二、內(nei)裝(zhuang)式(shi)電(dian)主軸單元

電主軸單元應具備兩(liang)大基本(ben)特點：

用于大型數控銑、加工中心的內裝式電主軸單元(圖1)由主軸軸系1、內裝式電機2、支承及其潤滑系統3、冷卻系統4、松拉刀系統5(用于數控車床的是卡盤、油缸對接法蘭)、軸承自動卸載系統6、編碼器安裝調整系統7組成。

圖1加工中心用電主軸結構簡圖

主(zhu)軸(zhou)軸(zhou)系(xi)(xi)1是高速、高精度主(zhu)軸(zhou)的(de)本體。為(wei)使(shi)主(zhu)軸(zhou)軸(zhou)系(xi)(xi)在極寬的(de)轉(zhuan)速范圍內正常(chang)平穩工(gong)(gong)作(zuo)，必須對該軸(zhou)系(xi)(xi)進(jin)行全面的(de)軸(zhou)系(xi)(xi)結構分析，找出(chu)該軸(zhou)系(xi)(xi)的(de)臨(lin)界(jie)轉(zhuan)速。使(shi)之工(gong)(gong)作(zuo)轉(zhuan)速遠離其(qi)固有頻率。同時應(ying)對旋(xuan)轉(zhuan)軸(zhou)系(xi)(xi)的(de)選材(cai)及熱處理(li)工(gong)(gong)藝方案(an)等(deng)加以(yi)詳細(xi)分析，以(yi)期獲得理(li)想(xiang)的(de)尺(chi)寸穩定性。

主軸電(dian)(dian)機(ji)2用于接(jie)受驅動控(kong)(kong)制(zhi)器(qi)提供的中(zhong)頻電(dian)(dian)，并將其轉換成主軸的機(ji)械(xie)能。為適應(ying)數控(kong)(kong)機(ji)床(chuang)在寬轉速(su)范圍內(nei)，實(shi)現低速(su)大(da)(da)扭矩的特殊性，大(da)(da)型(xing)數控(kong)(kong)銑、加(jia)工(gong)中(zhong)心和數控(kong)(kong)車(che)床(chuang)用電(dian)(dian)主軸的電(dian)(dian)機(ji)通常被(bei)設計成恒功率控(kong)(kong)制(zhi)的。

高轉速(su)電主軸(zhou)(zhou)的(de)支承3通(tong)常(chang)選用(yong)(yong)角接(jie)觸球軸(zhou)(zhou)承。轉速(su)15,000r/min以下的(de)電主軸(zhou)(zhou)軸(zhou)(zhou)承dn值一般(ban)小于(yu)800,000mmr/min，為方便用(yong)(yong)戶，通(tong)常(chang)使用(yong)(yong)脂潤滑(hua)(hua)。高轉速(su)電主軸(zhou)(zhou)的(de)軸(zhou)(zhou)承dn值大于(yu)800,000mmr/min，通(tong)常(chang)采用(yong)(yong)油氣潤滑(hua)(hua)。這樣可(ke)減輕(qing)油霧廢氣對環(huan)境的(de)污染。超高速(su)的(de)電主軸(zhou)(zhou)建議選用(yong)(yong)陶(tao)瓷(ci)球混合型軸(zhou)(zhou)承，以提高滾動體的(de)強度及耐熱(re)性(xing)。

高速意大利電主軸的(de)轉軸(zhou)(zhou)上不能安裝風扇，其外殼是功(gong)能部件(jian)的(de)安裝表面，也無(wu)法設置(zhi)貫通的(de)散熱(re)筋。因此，必須設置(zhi)必要的(de)冷卻系統4，將(jiang)電(dian)(dian)主軸(zhou)(zhou)運(yun)行(xing)過(guo)程中由電(dian)(dian)機和(he)軸(zhou)(zhou)承座產生(sheng)的(de)熱(re)量帶走，使電(dian)(dian)主軸(zhou)(zhou)在某一溫度上達到熱(re)平衡。

用(yong)于數控銑(xian)及(ji)加工中心的(de)(de)電(dian)主(zhu)(zhu)軸由(you)安裝在(zai)尾(wei)端的(de)(de)氣、液缸產生松刀(dao)力，經安放(fang)在(zai)轉軸內(nei)腔的(de)(de)松拉(la)刀(dao)機構5，通過拉(la)刀(dao)器來實現松拉(la)刀(dao)。其拉(la)刀(dao)器可(ke)視電(dian)主(zhu)(zhu)軸轉速(su)及(ji)傳遞扭矩的(de)(de)不同(tong)(tong)選(xuan)用(yong)HSK、卡(ka)爪、鋼球等(deng)不同(tong)(tong)型式(shi)。

用于車(che)削的(de)電主(zhu)軸動(dong)力(li)卡盤與動(dong)力(li)回轉(zhuan)油缸(gang)分(fen)裝(zhuang)在(zai)電主(zhu)軸的(de)兩(liang)端，必(bi)須設置相(xiang)應的(de)裝(zhuang)配法(fa)蘭，使上(shang)(shang)述部(bu)件可靠(kao)、同(tong)軸地安(an)裝(zhuang)在(zai)主(zhu)軸上(shang)(shang)。

用(yong)于數控(kong)銑及加工(gong)中心的電(dian)主軸(zhou)(zhou)松(song)(song)(song)刀(dao)(dao)時，尾端氣、液缸產生的強大松(song)(song)(song)刀(dao)(dao)力(li)項動松(song)(song)(song)拉刀(dao)(dao)機構的拉桿向前運動，同時也使電(dian)主軸(zhou)(zhou)軸(zhou)(zhou)承承受強大的推(tui)力(li)。為使電(dian)主軸(zhou)(zhou)軸(zhou)(zhou)承免遭損傷，應在電(dian)主軸(zhou)(zhou)上設計一套理(li)想的卸載系統(tong)6。使松(song)(song)(song)刀(dao)(dao)力(li)轉(zhuan)(zhuan)換為轉(zhuan)(zhuan)軸(zhou)(zhou)的內(nei)力(li)。

大(da)型數控車(che)、加工(gong)中(zhong)心用電(dian)主軸(zhou)(zhou)(zhou)需(xu)具備準停、準位。準速(su)功能。必(bi)須(xu)在(zai)(zai)電(dian)主軸(zhou)(zhou)(zhou)單(dan)元中(zhong)安裝能實現速(su)度反饋和傳遞位置信(xin)號的(de)磁性編碼器。其鋼質碼盤應(ying)安裝在(zai)(zai)轉軸(zhou)(zhou)(zhou)本體上，接受器應(ying)牢固地(di)安裝在(zai)(zai)電(dian)主軸(zhou)(zhou)(zhou)外殼上，同時應(ying)便于調整。