安陽(yáng)市新程軸業(yè)機(jī)械有限公司

電主軸的重要性

裝備制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，機(jī)床工業(yè)更是裝備制造業(yè)的基石，所有的有精度要求的零件設(shè)備都需要有機(jī)床才能加工出來(lái)。機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)都是由電機(jī)帶動(dòng)的，傳統(tǒng)機(jī)床都是一臺(tái)異步電機(jī)通過(guò)皮帶輪驅(qū)動(dòng)齒輪箱的輸入軸，機(jī)床通過(guò)齒輪箱齒輪嚙合的變換來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)主軸的調(diào)速。電主軸是高精密機(jī)床的功能部件，電機(jī)轉(zhuǎn)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(dòng)環(huán)節(jié)永磁電主軸，其功能是帶動(dòng)刀具（砂輪）或工件旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)高速精密加工。機(jī)床主軸的性能很大程度上決定了機(jī)床的加工效率和加工質(zhì)量，對(duì)機(jī)床性能具有至關(guān)重要的影響。

高速電主軸的電機(jī)均選用溝通交流多線程磁感應(yīng)電機(jī)，因?yàn)槭怯迷诳焖偌庸ぴO(shè)備床邊，運(yùn)作時(shí)要從靜止不動(dòng)快速提速至每分?jǐn)?shù)十萬(wàn)轉(zhuǎn)甚至數(shù)十萬(wàn)轉(zhuǎn)，運(yùn)行轉(zhuǎn)矩大，因此運(yùn)行電流量要高于一般電機(jī)額定電壓5~7倍。其驅(qū)動(dòng)方法有變頻器驅(qū)動(dòng)和矢量控制驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)二種。變頻器的驅(qū)動(dòng)操縱性能為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)永磁同步電主軸，功率與轉(zhuǎn)矩正相關(guān)。數(shù)控車床全新的變頻器選用的晶體三極管技術(shù)性，可完成主軸軸承的無(wú)極變速。數(shù)控車床矢量控制驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)操縱為在低速檔端為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)，在中國(guó)、快速端為恒輸出功率驅(qū)動(dòng)。 

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(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，因而可以避免主軸前端伸長(zhǎng)并且保護(hù)主軸軸承永磁電主軸廠家，從而保證主軸的精度不受電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的影響；電動(dòng)機(jī)冷卻回路主要在于電機(jī)定子的冷卻，只要將定子的溫度控制在較低的范圍之內(nèi)，就能將電機(jī)的溫度加以控制。其冷卻方式是對(duì)電機(jī)定子采用外循環(huán)水式冷卻液實(shí)行強(qiáng)制冷卻，加強(qiáng)電動(dòng)機(jī)對(duì)外部的散熱能力，使主軸部件的殼體保持室溫狀態(tài)；刀具冷卻是選用件，可以任意選用外部冷卻或者內(nèi)孔冷卻，或者內(nèi)外同時(shí)冷卻。采用通過(guò)刀具內(nèi)孔冷卻時(shí)，冷卻液在高壓下通過(guò)旋轉(zhuǎn)分配器中間的孔道，打開(kāi)單向閥，從刀柄(包括刀具)的中間孔中噴出。

對(duì)主軸電機(jī)的要求主要為：

（1）足夠的輸出功率，數(shù)控機(jī)床的主軸負(fù)載性質(zhì)近似于'恒功率'，也就是當(dāng)機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速高時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩較小；主軸轉(zhuǎn)速低時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩大；即要求主軸驅(qū)動(dòng)裝置要具有'恒功率'的性質(zhì)；

（2）調(diào)速范圍：為保證數(shù)控機(jī)床適用于各種不同的刀具、加工材質(zhì)；適應(yīng)于各種不同的加工工藝，要求主軸電機(jī)具有一定的調(diào)速范圍。但對(duì)主軸的要求比進(jìn)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(qū)動(dòng)裝置有時(shí)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(dòng)主軸：其轉(zhuǎn)速一般在6000r/min，電主軸剛性好、比較適合重切削的場(chǎng)合，其主軸一般配備到多頭的機(jī)床上；

2、皮帶傳動(dòng)主軸：其轉(zhuǎn)速在8000r/min，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)容易、緩沖能力強(qiáng)、在主軸過(guò)載情況下打滑有效保護(hù)主軸；

3、直結(jié)式主軸：其主軸與電機(jī)通過(guò)軸聯(lián)器連接驅(qū)動(dòng)，扭曲大、能耗小、其轉(zhuǎn)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(jī)融為一體，其電機(jī)就是主軸，主軸就是電機(jī)，也可以這樣說(shuō)主軸與電機(jī)合二為一了，此主軸的傳動(dòng)鏈幾乎為零，其主軸的轉(zhuǎn)速在18000-40000r/min之間，還有更高轉(zhuǎn)速的電主軸，比如國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的電主軸軸承采用了磁浮軸承和靜承，其轉(zhuǎn)速可達(dá)到100000r/min，此類主軸一般應(yīng)用在高速加工中心上。

電主軸是近幾年在機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù)，在中數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用廣泛。它與直線電機(jī)技術(shù)、高速刀具技術(shù)一起，將會(huì)把高速加工推向一個(gè)新時(shí)代。但是令人遺憾的是，作為數(shù)控機(jī)床功能部件的重要組成部分之一，電主軸的國(guó)產(chǎn)化率很低，當(dāng)前數(shù)控機(jī)床所用的電主軸60%需要進(jìn)口。對(duì)此，有關(guān)指出，電主軸的國(guó)產(chǎn)化在技術(shù)上并非很難，因此有必要加大它的發(fā)展。如果不提高電主軸的國(guó)產(chǎn)化率，一味依賴進(jìn)口，不僅將會(huì)浪費(fèi)更多的外匯，而且會(huì)制約我國(guó)數(shù)控機(jī)床的自我滿足率。