高速電主軸

高速電主軸是高速加工中心的核心部件。在模具自由曲面和複雜輪廓的加工中，常常採用2～12mm較小直徑的立銑刀，而在加工銅或石墨材料的電火花加工用的電極時，要求很高的切削速度，因此，電主軸必須具有很高的轉速。目前，加工中心的主軸轉速大多在18000～42000r/min，瑞士Mikro的高速加工中心XSM400U/XSM600U其主軸轉速已達54000r/min。而對於模具的微細銑削(銑刀直徑一般採用0.1～2mm)，則需要更高的轉速。

如德國Kugler公司的五軸高精度銑床，其最高主軸轉速達160000r/min(採用空氣軸承)，這樣的高轉速，當採用0.3mm直徑的銑刀加工鋼模時，就可達到150m/min的切削速度。目前，德國Fraunhofer生產技術研究所正在開發轉速為300000r/min的空氣軸承支撐的主軸。

加工模具時，總是採用很高的轉速，而高轉速產生的發熱，以及切削時可能產生的振動是影響模具加工精度的重要因素。為保證高速電主軸工作的穩定性，在主軸上裝有用來測量溫度、位移和振動的感測器，以便對電機、軸承和主軸的溫升、軸向位移和振動進行監控。由此為高速加工中心的數控系統提供修正數據，以修改主軸轉速和進給速度，對加工參數進行優化。當主軸產生軸向位移，則可通過零點修正或軌跡修正來進行補償。

關於高速電主軸高速電主軸運轉速度是通過變頻器的驅動來實現的。您可以自己選用變頻器，當然也可以將這項工作交由我們來為您代勞，我們將為您匹配好變頻器的參數和主軸參數，減少您的麻煩。關於選型選購主軸時，請告知我們：你在我們網上所選用的主軸型號；或者告訴我們主軸的相關參數，比如：主軸工作電壓、主軸的外徑、主軸的功率、主軸的轉速、主軸的軸端連接、主軸的冷卻方式（水冷/自冷/風冷）等，我們將為您推薦最合適的產品。關於包裝及運輸方式您所選購的主軸將用高密度的泡沫箱及紙箱包裝。主軸將在您款到的當日通過快遞公司發出，（定製的主軸除外）；快遞不能到達地區，另行商議運輸方式。關於保期新購主軸，軸承保半年，其餘保一年。需要注意的是：人為因素（比如進粉、進液）不在保修範圍。

高 速 電 主 軸 故 障 分 析 與 排 除

故障現象 檢查、調整與判斷方法 故障排除方法

主軸發熱 1）主軸軸承預緊力過大，造成主軸迴轉時摩擦過大，引起主軸溫度急劇升高。可以通過重新調整主軸軸承預緊力加以排除。

（2）主軸軸承研傷或損壞，也會造成主軸迴轉時摩擦過大，引起主軸溫度急劇升高。可以通過更換新軸承加以排除。

（3）主軸潤滑油臟或有雜質，也會造成主軸迴轉時阻力過大，引起主軸溫度升高。通過清洗主軸箱，重新換油加以排除。

（4）主軸軸承潤滑油脂耗盡或潤滑油脂過多，也會造成主軸迴轉時阻力、摩擦過大，引起主軸溫度升高。通過重新塗抹潤滑脂加以排除。

主軸強力切削時停轉（1）主軸電動機與主軸連接的傳動帶過松，造成主軸傳動轉矩過小，強力切削時主軸轉矩不足，產生報警，數控機床自動停機。通過重新調整主軸傳動帶的張緊力，加以排除。

（2）主軸電動機與主軸連接的傳動帶表面有油，造成主軸傳動時傳動帶打滑，強力切削時主軸轉矩不足，產生報警，數控機床自動停機。通過用汽油或酒精清洗后擦乾淨加以排除。

（3）主軸電動機與主軸連接的傳動帶使用過久而失效，造成主軸電動機轉矩無法傳動，強力切削時主軸轉矩不足，產生報警，數控機床自動停機。通過更換新的主軸傳動帶加以排除。

（4）主軸傳動機構中的離合器、聯軸器連接、調整過松或磨損，造成主軸電動機轉矩傳動誤差過大，強力切削時主軸振動強烈。產生報警，數控機床自動停機。通過調整、更換離合器或聯軸器加以排除。

主軸工作時雜訊過大（1）主軸部件動平衡不良，使主軸迴轉時振動過大，引起工作雜訊。需要機床生產廠家的專業人員對所有主軸部件重新進行動平衡檢查與調試。

（2）主軸傳動齒輪磨損，使齒輪嚙合間隙過大，主軸迴轉時衝擊振動過大，引起工作雜訊。需要機床生產廠家的專業人員對主軸傳動齒輪進行檢查、維修或更換。

（3）主軸支承軸承拉毛或損壞，使主軸迴轉間隙過大，迴轉時衝擊、振動過大，引起工作雜訊。需要機床生產廠家的專業人員對軸承進行檢查、維修或更換。

（4）主軸傳動帶鬆弛或磨損，使主軸迴轉時摩擦過大，引起工作雜訊。通過調整或更換傳動帶加以排除。

刀具無法夾緊（1）碟形彈簧位移量太小，使主軸抓刀、夾緊裝置無法到達正確位置，刀具無法夾緊。通過調整碟形彈簧行程長度加以排除。

（2）彈簧夾頭損壞，使主軸夾緊裝置無法夾緊刀具。通過更換新彈簧夾頭加以排除。

（3）碟形彈簧失效，使主軸抓刀、夾緊裝置無法運動到達正確位置，刀具無法夾緊。通過更換新碟形彈簧加以排除。

（4）刀柄上拉釘過長，頂撞到主軸抓刀、夾緊裝置，使其無法運動到達正確位置，刀具無法夾緊。通過調整或更換拉釘，並正確安裝加以排除。

刀具夾緊后不能鬆開（1）松刀液壓缸壓力和行程不夠。通過調整液壓力和行程開關位置加以排除。

（2）碟形彈簧壓合過緊，使主軸夾緊裝置無法完全運動到達正確位置，刀具無法鬆開。通過調整碟形彈簧上的螺母，減小彈簧壓合量加以排除。

(1)簡化結構，促進機床結構模塊化電主軸可以根據用途、結構、性能參數等特徵形成標準化、系列化產品，供主機選用，從而促進機床結構模塊化。(2)降低機床成本，縮短機床研製周期一方面，標準化、系列化的電主軸產品易於形成專業化、規模化生產，還可以縮短機床研製周期，適應目前快速多變的市場趨勢。 (3)改善機床性能，提高可靠性採用電主軸結構的數控機床，由於結構簡化，傳動、連接環節減少，因此提高了機床的可靠性；技術成熟、功能完善、性能優良、質量可靠的電主軸功能部件使機床的性能更加完善，可靠性得以進一步提高。 (4)實現某些高檔數控機床的特殊要求有些高檔數控機床，如並聯運動機床、五面體加工中心、小孔和超小孔加工機床等，必須採用電主軸，方能滿足完善的功能要求。促進了高速切削技術在機械加工領域的廣泛應用電主軸系由內裝式電機直接驅動，以滿足高速切削對機床“高速度、高精度、高可靠性及小振動”的要求，與機床高速進給系統、高速刀具系統一起組成高速切削所需要的必備條件。電主軸技術與電機變頻、閉環矢量控制、交流伺服控制等技術相結合，可以滿足車削、銑削、鏜削、鑽削、磨削等金屬切削加工的需要。採用高速加工技術可以解決機械產品製造中的諸多難題，取得特殊的加工精度和表面質量，因此這項技術在各類裝備製造業中得到越來越廣泛的應用，正在成為當今金切加工的主流技術。高精度、高轉速數控機床主軸單元是承載高速切削技術的主體之一工業自動化網版權所有，是高精度、高效率高檔數控機床的核心功能部件，是航空航天、汽車、船舶、精密模具、精密機械等尖端產品製造領域所需高檔加工母機的核心部件。目前國內外電主軸技術的發展十分迅速，各生產廠商都在高可靠性、節能性、高精度、高加工效率、環保性、智能化等方面進行持續的科技攻關，以期形成自身的特色搜企網版權所有，佔領電主軸技術發展的制高點。

（1）球滾動體與套圈滾道之間的接觸為赫茲空間點接觸，由於球滾動體離心力的作用，外圈滾道上的接觸載荷和接觸應力往往很大，會產生較大的接觸變形。 （2）球滾動體與軸承內、外圈滾道之間的相對運動速度很大，不僅有滾動，而且還存在較大的滑動成分，轉速越高，滑動越嚴重。高速時油膜厚度增加，油膜的拖動速度加大，導致阻尼和拖動力增大。 （3）角接觸球軸承在高速運行過程中，球滾動體除了沿套圈滾道方向的滾動和滑動之外，在繞內、外圈滾道接觸點發現的方向還存在自旋運動，即繞接觸點中心的旋轉滑動，使接觸區易產生湍流潤滑和使潤滑油膜呈現紊流現象，在發熱量增加的同時，彈流潤滑油膜的形成和狀態也比較複雜。 （4）軸承內部彈流油膜的高速拖動和多餘潤滑油在軸承內部的高速攪動，所消耗的能量會產生大量的熱量，使軸承溫度迅速升高、潤滑油的粘度降低，導致潤滑條件惡化。 （5）球滾動體、保持器等高速運轉的零件，在軸承內部及附近部位形成了一個高壓區和高壓氣幕，外部潤滑油難以進入軸承內部。 （6）由於高速離心力的作用，潤滑油易集中於外圈滾道內形成潤滑油過量現象，而內圈滾道易因貧油而出現欠潤滑狀態。 （7）由於電主軸的電機內裝式結構，工作時電機定、轉子因電、磁原因而產生大量的熱量，工作溫度很高，熱量會直接傳至軸承部位，對軸承的散熱和降低溫度不利。

數控機床主軸具有高迴轉速度，但這並無嚴格的界限。對作為高速切削機床代表的加工中心和數控銑床而言，一般是指最高轉速≥10000r/min的主軸系統，並相應具有高的角加（減）速度，以實現主軸的瞬時升降速與起停。為適應製造業對機床加工精度愈來愈高的要求，高速切削主軸還應有較高的迴轉精度，通常要求主軸的徑向跳動小於1um或2um，軸向竄動小2um。此外，主軸也要有足夠的靜、動剛度，以承受一定的切削負荷並保持高的迴轉精度。高速機床的核心部件是高速電主軸，它將機床主軸與驅動電機合二為一，即將主軸電機的定子、轉子直接裝入主軸組件內部，也被稱為內裝式電主軸，其間不再使用皮帶或齒輪傳動副，從而實現機床主軸系統的“零傳動”。高速電主軸的結構緊湊、重量輕、慣性小、響應特性好，並可減少主軸振動和雜訊，是高速機床主軸單元的理想結構。

高速電主軸單元包括動力源、主軸、軸承和機架四個主要部分，是高速機床的核心部件。這四個部分構成一個動力學性能及穩定性良好的系統，在很大程度上決定了機床所能達到的切削速度、加工精度和應用範圍。高速電主軸單元的性能取決於主軸的設計方法、材料、結構、軸承、潤滑、冷卻、動平衡、雜訊等多項相關技術，其中一些技術又是相互制約的，包括高速和高剛度的矛盾、高速和大轉矩的矛盾等。

採用內裝式同軸電動機驅動的機床主軸，電動機是專制的內裝式，電動機軸就是機床主軸。電動機的轉子直接裝在機床主軸上，電動機的定子裝在主軸箱內，電動機自己沒有軸承，而是依靠機床的高精度空氣軸承支撐轉子的轉動。電動機現在都採用無刷直流電動機，可以很方便地進行主軸轉速的無級變速，同時由於電動機沒有電刷，不僅可以消除電刷引起的摩擦振動，而且免除了電刷磨損對電機的影響。為主軸能獲得盡量搞的迴轉精度，電動機轉子裝在主軸上后應要求轉子和主軸運轉的影響。同時內裝式同軸電動機驅動機床主軸存在一個的問題是：電動機工作時定子將發熱產生溫升，使主軸部件產生熱變形。為減小熱變形，電動機定子應採取強制通氣冷卻或釘子外殼做成夾層，通過恆溫（或水）冷卻，可以基本解決內裝式電動機發熱問題。儘管將主電機內置於機床主軸箱中會帶來很多問題，但在高速機床上這幾乎是唯一的選擇。這是因為： （1）如果電機不內置，則在高速下由皮帶和或齒輪等中間傳動件產生的振動與噪音等問題很難解決，會大大降低高速加工的精度和表面質量，並對車間環境產生嚴重的雜訊污染。 （2）高速加工對主軸運轉的角加速度和主軸頭有極高的要求，實現這一嚴酷要求最經濟的方法，就是儘可能把傳動系統的轉動慣量減至最小。而為了達到這個目的，只有將電機內置，取消齒輪、皮帶等一系列中間傳動環節。 （3）和皮帶、齒輪的末端傳動方式相比，主軸電機內置於主軸前後軸承之間，可大大提高主軸系統的剛度和固有頻率，即提高機床的臨界轉速。這就使電主軸運轉在最高轉速時，仍可遠離機床的臨界轉速，確保不發生共振，這點對高速加工的安全尤為重要。 （4）結構簡單緊湊，容易做成獨立的功能部件，可由專業廠進行標準化、系列化生產。機床主機廠只需根據用戶的不同要求進行選用，可方便的組成各種類型、各種性能的機床，包括多軸聯動機床，多面加工中心和並聯機床等。 （5）主軸電動機做成內裝式，電動機和機床主軸採用同軸，不僅可以提高主軸的回軸精度，而且主軸箱的軸向長度縮短，主軸成為一個獨立的，很方便移動的部件。