高速電機軸對機床有什麼作用

❶ 電機軸是有什麼作用

電機軸一般都是使用優質碳素鋼製作。可選擇35#、45#。一般多用45#鋼。這兩種材料屬於中碳鋼，其強度、剛度、韌性都能夠滿足電機軸的工作需求。電機軸轉速高，扭矩小，採用45#製作，不需要進行其他熱處理，原材料是正火狀態，原材料的供貨性能能夠滿足電機軸的機械性能要求。電機在電路中是用字母M（舊標准用D）表示，它的主要作用是產生驅動轉矩，作為用電器或各種機械的動力源，發電機在電路中用字母G表示，它的主要作用是利用機械能轉化為電能。電機應保證電動機在運行過程中良好的潤滑。一般的電動機運行5000小時左右，即應補充或更換潤滑脂，運行中發現軸承過熱或潤滑變質時，液壓及時換潤滑脂。更換潤滑脂時，應清除舊的潤滑油，並有汽油洗凈軸承及軸承蓋的油槽，然後將ZL-3鋰基脂填充軸承內外圈之間的空腔的1/2（對2極）及2/3（對4、6、8極）。

❷ 直線電機在高速機床上有什麼應用

隨著直接驅動技術的發展，直線電機與傳統的「旋轉伺服電機滾珠絲杠」的驅動方式的對比引起業界的關注。現在世界一些技術先進的加工中心廠家開始在其高速機床上應用。
精度方面直線電機因傳動機構簡單減少了插補滯後的問題，定位精度、重現精度、絕對精度，通過位置檢測反饋控制都會較「旋轉伺服電機滾珠絲杠」高，且容易實現。直線電機定位精度可達0.1μm，「旋轉伺服電機滾珠絲杠」最高達到2~5μm，且要求CNC-伺服電機-無隙連軸器-止推軸承-冷卻系統-高精度滾動導軌-螺母座-工作台閉環整個系統的傳動部分要輕量化，光柵精度要高。若想達到較高平穩性，「旋轉伺服電機滾珠絲杠」要採取雙軸驅動，直線電機是高發熱部件，需採取強冷措施，要達到相同目的，直線電機則要付出更大的代價。
速度方面直線電機具有相當大的優勢，直線電機速度達到300m/min，加速度達到10g；滾珠絲杠速度為120m/min，加速度為1.5g。從速度上和加速度的對比上，直線電機具有相當大的優勢，而且直線電機在成功解決發熱問題後速度還會進一步提高，而「旋轉伺服電機滾珠絲杠」在速度上卻受到限制很難再提高較多。
壽命方面直線電機因運動部件和固定部件間有安裝間隙，無接觸，不會因動子的高速往復運動而磨損，長間使用對運動定位精度無變化，適合高精度的場合。滾珠絲杠則無法在高速往復運動中保證精度，因高速摩擦，會造成絲杠螺母的磨損，影響運動的精度要求。對高精度的需求場合無法滿足。

❸ 高速加工中心的電主軸

高速電主軸是高速加工中心的核心部件。在模具自由曲面和復雜輪廓的加工中，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54000 r/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160000 r/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300000 r/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。

❹ 電機軸的發展歷史，意義。在機械領域中的作用。電機軸的設計意義

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向配電網直接供電的配電變壓器在國內外均屬於應用量大面廣的產品。在 國，配電變壓器的年產量達5000萬kva左右，約佔全部變壓器年產量l/3左右。因此，配電變壓器的運行可靠性、產品技術性能與經濟指標都會直接影響國家的經濟建設與城鄉居民及企事業單位供電安全。

近幾年，為適應國家在城鄉電網改造的需求，發展了一批新型、優質的配電變壓器，使配電網路的變壓器裝備更趨先進，供電更可靠，農村用電更趨低價。近年發展的配電變壓器的損耗值在不斷下降，尤其空載損耗值下降更多，這主要歸功於磁性材料導磁性能的改進，其次是導磁結構鐵心型式的多樣化。如較薄高導磁硅鋼片或非晶合金的應用，階梯接縫全斜結構鐵心、卷鐵心(平面型、立體型)、退火工藝的應用等。在降低損耗的同時也注意雜訊水平的降低。在乾式配電變壓器方面又將局部放電試驗列為例行試驗，用戶又對局部放電量有要求，作為乾式配電變壓器運行可靠性的一項考核指標，這比國際電工委員會規定的現行要求要嚴格。因此，在現有基礎上預測 國各類配電變壓器的發展趨勢，推動配電變壓器進一步發展應是一件比較重要工作。本文將分類型預測配電變壓器的發展。

2 乾式變壓器的發展趨勢

要求防火、防爆的場所，如商業中心、機場、地鐵、高層建築、水電站等，常選用乾式配電變壓器。目前，國內已有幾十個工廠能生產傳統的環氧樹脂澆注型乾式配電變壓器。既有無勵磁調壓，又有有載調壓。正常運行時為自冷冷卻方式，當裝有吹風裝置時提供急救條件(其他變壓器有故障時起動風機)作為超銘牌容量運行。在國內，最大三相單台容量可達20000kva(35kv級)，最高電壓等級可達110kv(單相10500kva)。乾式變壓器的年產量已佔整個配電變壓器年產量的20%。鑒於環氧樹脂澆注乾式配電變壓器還存在下列一些問題：

(1)設計的自由度不大，每個繞組都要用模具才能撓注。

(2)一旦在高溫中燃燒會產生大量煙霧。

(3)由於環氧樹脂與導線的熱膨脹系數不盡相同，如果緩沖層設置不當，易在冷熱溫度沖擊下，澆注層開裂，局部放電量增加，部分企業的個別產品已有此類質量問題在運行中暴露。

(4)環保問題，一旦這種環氧樹脂澆注型乾式配電變壓器預期壽命已到，或因各種故障而使變壓器繞組損壞，要銷毀澆注成型的繞組是困難的，目前尚無法使環氧樹脂降解。從環保角度上講，這將是日益嚴重的問題。

(5)環氧樹脂澆注型乾式配電變壓器多數屬於f級耐溫等級，僅個別企業能生產h級耐溫等級的澆注型乾式配電變壓器。鑒於上述原因，目前已有部分企業在發展敞開通風乾式h級配電變壓器[1,2]。

這種新發展的h級配電變壓器是以耐高溫固體絕緣材料作為導線的匝絕緣或絕緣結構件材料。國內多數企業選用nomex紙作為主要絕緣材料，它的特點如下：

(1)介電常數為1.5-2.5。更接近空氣的介電常數，可使作用在空氣隙的場強較低；其他h級固體絕緣材料的介電常數都比nomex紙的介電常數大。另外，nomex紙的局部放電起始電壓也較高。所以絕緣性能上nomex紙是一種合適的絕緣材料。國內已有用nomex紙製造成的35kv級敞開通風乾式配電變壓器，三相容量為2500kva。雷電沖擊水平已達170kv(峰值)。其他h級絕緣材料的乾式配電變壓器僅為l0kv級。nomex紙實際可能耐溫220℃，按h級設計時可有較高的超銘牌容量運行的能力而不犧牲預期壽命。

(2)nomex紙具有很好的防潮性能，不吸水即使在95%相對濕度下，仍可保持完全乾燥時90%的介電強度。另外，nomex紙在220℃下的化學穩定性很好。

(3)阻燃性好，在220℃高溫下限氧指數仍大於20.8％。即使在特高溫度燃燒，著火後能自熄而不助燃。

(4)當產品達預期運行壽命後，回收很方便，不存在任何影響環保的問題，因此環保性能好。

(5)很多企業研製成功的nomex紙h級乾式配電變壓器都能通過符合國標要求的例行、型式與含突發短路試驗在內的特殊試驗。在技術性能上達到低損耗、低局放、低雜訊與耐受短路機械力高的要求。在國內已有較長時間安全運行經驗。設計的自由度較大，沒有澆注模具的要求。對於非包封型敞開通風乾式h級配電變壓器只要增加真空壓力浸漬設備即可。

國內也有不用nomex紙而用玻璃絲布作為h級固體絕緣材料的敞開通風h級乾式配電變壓器，工藝上採用真空浸漬設備，繞組中用陶瓷墊塊，由於玻璃纖維的介電常數(約為5-6)比nomex紙的介電常數高，陶瓷質介電常數也高，因此在設計時匝間電壓限製得較低[2]，生產此型乾式配電變壓器的關鍵是真空浸漬用漆，目前尚無國產漆，整個絕緣系統的質量取決於漆的質量。3 油浸式配電變壓器的發展趨勢

對於一般場合使用的配電變壓器常選用油浸式配電變壓器。國內，這種油浸式配電變壓器在低損耗與低雜訊、高可靠性方面已取得較好成果，尤其是節能降耗方面，下面是歷年來10kv配電變壓器的損耗降低對比表。

表 10kv配電變壓器歷年損耗水平對比 （單位：w）

年 代 鐵心材質 100kva 1000kva

空載損耗 負載損耗 空載損耗 負載損耗

1964 硅鋼片 730 2400 4900 15000

1973 硅鋼片 540 2100 3250 13700

1986 硅鋼片 320 2000 1800 11600

1995 硅鋼片 290 2000 1650 11600

1995 非晶合金 85 1500 450 10300

2002 硅鋼片 200 1500 1150 10300

隨著用電量的增長，變電站又接近居民中心。所以為改進礦物油浸式變壓器的防火能力，有必要發展採用高耐溫固體與液體絕緣材料做成的液浸式配電變壓器。絕緣系統將有下列幾種：

①a級絕緣材料與高燃點油配合的絕緣系統。②h級絕緣材料與高燃點油配合的絕緣系統。③h級絕緣材料與礦物油配合的絕緣系統。④混合絕緣材料與礦物油配合的絕緣系統。

利用提高絕緣系統的不同耐溫等級的較高允許溫升達到總重不變時提高單台輸出容量或單台容量不變時總重與體積的降低與縮小。

這樣，地埋式配電變壓器就可選用以上不同的絕緣系統。如導線可選用nomex紙作匝絕緣，液體絕緣介質可選用變壓器油與高燃點油。nomex紙浸油後介電常數(與nomex紙密度有關)與油接近，nomex紙的熱導率與一般纖維紙熱導率接近。國內電機車用機載變壓器就是nomex紙與硅油組合的絕緣系統，已有多年運行經驗。將這種絕緣系統延伸到油浸式配電變壓器(柱上式、地基式、地埋式)應是可以的。國際電工委員會正在考慮制定這種利用高耐溫絕緣材料作為絕緣系統的配電變壓器的設計導則。

4 配電變壓器向組合化方向發展

因為配電網中常要求對變壓器作各種保護，傳統保護裝置與變壓器是分別安裝在使用場所。這樣，既不便於安裝調試又不利於維護。為解決這個問題，配電變壓器已向組合化方向發展。目前在發展的有兩大類：一類是將熔斷絲與負荷開關裝在變壓器內部形成一個整體，整體內的低壓出線可分成幾路，每路都有計量裝置，沒有裸露的帶電部分，這種配電變壓器稱為組合式變壓器，一接上線即可使用，目前較多用於環網供電。另一類是預裝式變壓器，變壓器的兩側分別為高壓與低壓配電櫃，它們根據不同接線方式配置保護元件，一接上線即可使用。組合式變壓器的變壓器部分為礦物油浸式變壓器，將來也可能配置高耐溫液浸式變壓器。預裝式變電站目前選用礦物油漫式或乾式配電變壓器，將來也可配置高耐沮液漫式變壓器。

5 配電變壓器尚未有定論的幾種型式

國內，某些供電插所曾選用以sf6為冷卻與絕緣介質的配電變壓器。這種配電變壓器在環保上要求無泄漏，sf6氣體的年泄漏率要求在1％以下，因泄漏出sf6，氣體會產生溫室效應，使周圍環境溫度提高。另外，這種變壓器的價格較貴。僅少數電站或工程選用。

隨著配電電壓的提高，國外，如abb公司在發展以交聯聚乙烯電纜來繞制乾式變壓器繞組。這種技術適用於較高電壓如110kv及以上，容量在幾萬kva。因為交聯聚乙烯電纜必須在60℃的溫度下運行，變壓器必須用風機吹風冷卻，吹風裝置要有高可靠性。另外，變壓器內要裝無勵磁調壓開關或有載調壓開關較為困難。國內，已研製成110kv×10500kv環氧樹脂澆注三相繞組有載調壓乾式變壓器，且有成功的運行經驗。

❺ 電主軸電機什麼原理

主軸電機的原理是利用電能轉換成機械能。
高速數控機床（CNC）是裝備製造業的技術基礎和發展方向之一，是裝備製造業的戰略性產業。高速數控機床的工作性能，首先取決於高速主軸的性能。數控機床高速電主軸單元影響加工系統的精度、穩定性及應用范圍，其動力性能及穩定性對高速加工起著關鍵的作用。
高速主軸單元的類型主要有電主軸、氣動主軸、水動主軸等。不同類型的高速主軸單元輸出功率相差較大。
一般在主軸頭上安裝刀具或工件，通過皮帶輪或齒輪連接，由電機驅動。
部件較多，精度有限
將電機轉子做成中空的，留出空間可以安裝刀具或工件，就成了電主軸電機。
電主軸的優點是零部件少，壽命更長，精度可以更高--當然，它的成本也較高。
值得注意的是，萬一加工時撞上，就全部壞了。
一般的主軸可能只用換主軸頭，而電機不用換。

❻ 高速電主軸的優勢是什麼

在高速主軸單元中，由於機床既要進行粗加工，也要進行精加工，因此對主軸單元提出了較高的靜剛度和工作精度的要求。另外，高速機床主軸單元的動態特性也在很大程度上決定或者制約了機床的價格質量和切削能力。當切削過程出現較大的在振動時，會使刀具出現劇烈的磨損或破損，也會增加主軸軸承所承受的動載荷，降低軸承的精度和壽命，影響加工精度和表面質量。因此，主軸單元應具有較高的抗振性。
相比一般的傳統主軸，電主軸將電機內置，傳動上摒棄了皮帶和齒輪，在高速運轉情況下，很好的解決了振動和雜訊問題，提高了機床的加工精度和加工表面粗糙度，可以最快地實現較高的速度變化，即主軸回轉時要具有極大的角加速度，這極大的提高了生產效率。
用在高精度機床上的電主軸，不但要求主軸轉速高，而且要求其旋轉精度也高、並且振動小。因此，在電主軸的設計階段，必須對它進行動力學特性分析，以確定其各階臨界轉速和各階振型。對於高速軸系，其轉子動力學性能的分析和設計是直接決定主軸性能設計的一項重要內容。主軸的轉子動力學性能如何，對整台機床能否實現高速加工以及加工精度、主軸軸承的壽命和其它關鍵部件的正常工作等方面都有著至關重要的影響。另外，陶瓷角接觸球軸承具有製造精度高、極限轉速高、承載能力強，能同時承受徑向和軸向載荷等特點而被廣泛地應用於高速機床主軸的支承中。軸承內部各元件的運動及所受載荷比較復雜，特別是高速球軸承中，離心力和陀螺力矩作用的結果使軸承的運轉狀態發生變化，影響到軸承的變形與載荷關系特性，從而影響到球軸承支撐的轉子系統的動力學性能。

❼ 高速主軸都有什麼優勢特點

區別：電主軸是電機跟主軸是一體的。伺服主軸是靠伺服電機用皮帶帶動主軸，（主軸電機分開）肯定是電主軸好啊。電主軸：精度高，跳動極小，切削力大，噪音又小，最主要一點就是，走心機用電主軸，分度功能是很准確的。伺服主軸就不說了，走心機用伺服主軸落伍了。

❽ 德國品牌的高速電主軸有什麼優勢有哪些品牌

國外電主軸最早用於內圓磨床，上世紀80年代，隨著數控機床和高速切削技術的發展和需要，逐漸將電主軸技術應用於加工中心、數控銑床等高檔數控機床，成為近年來機床技術所取得的重大成就之一。隨著機床技術、高速切削技術的發展和實際應用的需要，對機床電主軸的性能也提出了越來越高的要求，目前國外從事高速數控機床電主軸研發與生產的企業主要有如下幾家：德國GMN、西門子、瑞士IBAG、美國Setco、義大利Omlet、Faemat、Gamfior、日本大隈等，其中尤以GMN、IBAG、Omlet、Setco、Gammfier等幾家的技術水平代表了這個領域的世界先進水平。這些公司生產的電主軸較之國內生產的有以下幾個特點 :①功率大、轉速高。②採用高速、高剛度軸承。國外高速精密主軸上採用高速、高剛度軸承，主要有陶瓷軸承和液體動靜壓軸承，特殊場合採用空氣潤滑軸承和磁懸浮軸承。③精密加工與精密裝配工藝水平高。④配套控制系統水平高。這些控制系統包括轉子自動平衡系統、軸承油氣潤滑與精密控制系統、定轉子冷卻溫度精密控制系統、主軸變形溫度補償精密控制系統等。並在此基礎之上，這些外國廠家如美國、日本、德國、義大利和瑞士等工業發達國家已生產了多種商品化高速機床。如瑞士米克朗公司，就是世界上著名的精密機床製造商。它生產的機床配備最高達 60000r/min的高速電主軸，可以滿足不同的切削要求，所有的電主軸均裝有恆溫冷卻水套對主軸電機和軸承進行冷卻，並通過高壓油霧對復合陶瓷軸承進行潤滑。所有的電主軸均採用矢量控制技術，可以在低轉速時輸出大扭矩。
電主軸技術的發展趨勢主要表現在以下幾個方面：
繼續向高速度、高剛度方向發展
由於高速切削和實際應用的需要，隨著主軸軸承及其潤滑技術、精密加工技術、精密動平衡技術、高速刀具及其介面技術等相關技術的發展，數控機床用電主軸高速化已成為目前發展的普遍趨勢，如鑽、銑用電主軸，瑞士IBAG的HF42的轉速達到140000r／min，英國WestWind公司的PCB鑽孔機電主軸D1733更是達到了250000r／min；加工中心用電主軸，瑞士FISCHER最高轉速達到42000r／min，義大利CAMFIOR達到了75000r／min。在電主軸的系統剛度方面，由於軸承及其潤滑技術的發展，電主軸的系統剛度越來越大，滿足了數控機床高速、高效和精密加工發展的需要。
向高速大功率、低速大轉矩方向發展
根據實際使用的需要，多數數控機床需要同時能夠滿足低速粗加工時的重切削、高速切削時精加工的要求，因此，機床電主軸應該具備低速大轉矩、高速大功率的性能。如義大利CAMFIOR、瑞士Step—Tec、德國GMN等製造商生產的加工中心用電主軸，低速段輸出轉矩到200Nm以上的已經不是難事，德國CYTEC的數控銑床和車床用電主軸的最大扭矩更是達到了630N·m；在高速段大功率方面，一般在l0～50kW；CYTEC電主軸的最大輸出功率為50kW；瑞士Step—Tec電主軸的最大功率更是達到65kW(S1)，用於航空器製造和模具加工；更有電主軸功率達到80kW 的報道。
進一步向高精度、高可靠性和延長工作壽命方向發展
用戶對數控機床的精度和使用可靠性提出了越來越高的要求，作為數控機床核心功能部件之一的電主軸，要求其本身的精度和可靠性隨之越來越高。如主軸徑向跳動在0.001mm 以內、軸向定位精度<0.0005mm以下。同時，由於採用了特殊的精密主軸軸承、先進的潤滑方法以及特殊的預負荷施加方式，電主軸的壽命相應得到了延長，其使用可靠性越來越高。Step—Tec的電主軸還加裝了加速度感測器，降低軸承振動加速度水平，為了監視和限制軸承上的振動，安裝了振動監測模塊，以延長電主軸工作壽命。
電主軸內裝電機性能和形式多樣化
為滿足實際應用的需要，電主軸電機的性能得到了改善，如瑞士FISCHER主軸電機輸出的恆轉矩高轉速與恆功率高轉速之比(即恆功率調速范圍)達到了l：14。此外，出現了永磁同步電機電主軸，與相同功率的非同步電機電主軸相比，同步電機電主軸的外形尺寸小，有利於提高功率密度，實現小尺寸、大功率。
向快速啟、停方向發展
為縮短輔助時間，提高效率，要求數控機床電主軸的啟、停時間越短越好，因此需要很高的啟動和停機加(減)速度。目前，國外機床電主軸的啟、停加速度可達到lg以上，全速啟、停時間在ls以內。
軸承及其預載荷施加方式、潤滑方式多樣化
除了常規的鋼制滾動軸承外，近年來陶瓷球混合軸承越來越得到廣泛的應用，潤滑方式有油脂、油霧、油氣等，尤其是油氣潤滑方法(又稱Oil-air)，由於具有適應高速、環保節能的特點，得到越來越廣泛的推廣和應用；滾動軸承的預負荷施加方式除了剛性預負荷(又稱定位預負荷)、彈性預負荷(又稱定壓預負荷)之外，又發展了一種智能預負荷方式，即利用液壓油缸對軸承施加預負荷，並且可以根據主軸的轉速、負載等具體工況控制預負荷的大小，使軸承的支承性能更加優良。在非接觸形式軸承支承的電主軸方面，如磁浮軸承、氣浮軸承電主軸(瑞士IBAG等)、液浮軸承電主軸(美國Ingersoll等)等已經有系列商品供應市場。
刀具介面逐步趨於HSK、Capto刀柄技術
機床主軸高速化後，由於離心力作用，傳統的CAT(7：24)刀柄結構已經不能滿足使用要求，需要採用HSK(1：10)等其它符合高速要求的刀柄介面形式。HSK刀柄具有突出的靜態和動態聯接剛性、大的傳遞扭矩能力、高的刀具重復定位精度和聯接可靠性，特別適合在高速、高精度情況下使用。因此，HSK刀柄介面已經廣泛為高速電主軸所採用(如瑞士的IBAG、德國的CYTEC、義大利CAMFIOR等)。近年來由SANDVIK公司提出的Capto刀具介面也開始在機床行業得到應用，其基本原理與HSK介面相似，但傳遞扭矩的能力稍大一些，缺點是主軸軸端內孔加工困難較大，工藝比較復雜。
向多功能、智能化方向發展
在多功能方面，有角向停機精確定位(准停)、C軸傳動、換刀中空吹氣、中空通冷卻液、軸端氣體密封、低速轉矩放大、軸向定位精密補償、換刀自動動平衡技術等。在智能化方面，主要表現在各種安全保護和故障監測診斷措施，如換刀聯鎖保護、軸承溫度監控、電機過載和過熱保護、松刀時軸承卸荷保護、主軸振動信號監測和故障異常診斷、軸向位置變化自動補償、砂輪修整過程信號監測和自動控制、刀具磨損和損壞信號監控等，如Step-Tec電主軸安裝有診斷模塊，維修人員可通過紅外介面讀取數據，識別過載，統計電主軸工作壽命。

❾ 數控機床高速主軸是什麼，有什麼選擇要求

高速電主軸是最近幾年在數控機床領域出現的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術。高速數控機床主傳動系統取消了帶輪傳動和齒輪傳動。機床主軸由內裝式電動機直接驅動，從而把機床主傳動鏈的長度縮短為零，實現了機床的「零傳動」。這種主軸電動機與機床主軸「合二為一」的傳動結構形式，使主軸部件從機床的傳動系統和整體結構中相對獨立出來，因此可做成「主軸單元」，俗稱「電主軸」。
高速電主軸所融合的技術：
電主軸是最近幾年在數控機床領域出現的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術，它與直線電機技術、高速刀具技術一起，將會把高速加工推向一個新時代。電主軸是一套組件，它包括電主軸本身及其附件：電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置、內置編碼器、換刀裝置。
高速電主軸所融合的技術：
高速軸承技術：電主軸通常採用復合陶瓷軸承，耐磨耐熱，壽命是傳統軸承的幾倍；有時也採用電磁懸浮軸承或靜壓軸承，內外圈不接觸，理論上壽命無限；
高速電機技術：電主軸是電動機與主軸融合在一起的產物，電動機的轉子即為主軸的旋轉部分，理論上可以把電主軸看作一台高速電動機。關鍵技術是高速度下的動平衡；
潤滑：電主軸的潤滑一般採用定時定量油氣潤滑；也可以採用油脂潤滑，但相應的速度要打折扣。所謂定時，就是每隔一定的時間間隔注一次油。所謂定量，就是通過一個叫定量閥的器件，精確地控制每次潤滑油的油量。而油氣潤滑，指的是潤滑油在壓縮空氣的攜帶下，被吹入陶瓷軸承。油量控制很重要，太少，起不到潤滑作用；太多，在軸承高速旋轉時會因油的阻力而發熱。
冷卻裝置：為了盡快給高速運行的電主軸散熱，通常對電主軸的外壁通以循環冷卻劑，冷卻裝置的作用是保持冷卻劑的溫度。
內置脈沖編碼器：為了實現自動換刀以及剛性攻螺紋，電主軸內置一脈沖編碼器，以實現准確的相角控制以及與進給的配合。
自動換刀裝置：為了應用於加工中心，電主軸配備了自動換刀裝置，包括碟形簧、拉刀油缸等；
高速刀具的裝卡方式：廣為熟悉的BT、ISO刀具，已被實踐證明不適合於高速加工。這種情況下出現了HSK、SKI等高速刀具。
高頻變頻裝置：要實現電主軸每分鍾幾萬甚至十幾萬轉的轉速，必須用一高頻變頻裝置來驅動電主軸的內置高速電動機，變頻器的輸出頻率必須達到上千或幾千赫茲。
高速主軸的優勢分析：
在高速主軸單元中，由於機床既要進行粗加工，也要進行精加工，因此對主軸單元提出了較高的靜剛度和工作精度的要求。另外，高速機床主軸單元的動態特性也在很大程度上決定或者制約了機床的價格質量和切削能力。當切削過程出現較大的在振動時，會使刀具出現劇烈的磨損或破損，也會增加主軸軸承所承受的動載荷，降低軸承的精度和壽命，影響加工精度和表面質量。因此，主軸單元應具有較高的抗振性。
相比一般的傳統主軸，電主軸將電機內置，傳動上摒棄了皮帶和齒輪，在高速運轉情況下，很好的解決了振動和雜訊問題，提高了機床的加工精度和加工表面粗糙度，可以最快地實現較高的速度變化，即主軸回轉時要具有極大的角加速度，這極大的提高了生產效率。
用在高精度機床上的電主軸，不但要求主軸轉速高，而且要求其旋轉精度也高、並且振動小。因此，在電主軸的設計階段，必須對它進行動力學特性分析，以確定其各階臨界轉速和各階振型。對於高速軸系，其轉子動力學性能的分析和設計是直接決定主軸性能設計的一項重要內容。主軸的轉子動力學性能如何，對整台機床能否實現高速加工以及加工精度、主軸軸承的壽命和其它關鍵部件的正常工作等方面都有著至關重要的影響。另外，陶瓷角接觸球軸承具有製造精度高、極限轉速高、承載能力強，能同時承受徑向和軸向載荷等特點而被廣泛地應用於高速機床主軸的支承中。軸承內部各元件的運動及所受載荷比較復雜，特別是高速球軸承中，離心力和陀螺力矩作用的結果使軸承的運轉狀態發生變化，影響到軸承的變形與載荷關系特性，從而影響到球軸承支撐的轉子系統的動力學性能。
高速主軸電機的轉速選擇：
高速主軸電機，不管輕金屬加工還是重金屬加工，其的選擇都根據加工材料的本質來選擇轉速。加工密度高的材料之所以要選擇24000~60000轉，是因為材料密度高，硬度強，低轉速加工會造成出行毛邊，表面不光滑等現象。加工低密度的材料之所以選擇3000~24000轉的，是因為高轉速對低密度材料來說有造成拉裂的危險等因素。
高速主軸的變速方式：
1、無級變速
數控機床一般採用直流或交流主軸伺服電動機實現主軸無級變速。
交流主軸電動機及交流變頻驅動裝置（籠型感應交流電動機配置矢量變換變頻調速系統），由於沒有電刷，不產生火花，所以使用壽命長，且性能已達到直流驅動系統的水平，甚至在雜訊方面還有所降低。因此，目前應用較為廣泛。
主軸傳遞的功率或轉矩與轉速之間的關系。當機床處在連續運轉狀態下，主軸的轉速在437~3500r/min范圍內，主軸傳遞電動機的全部功率11kW，為主軸的恆功率區域Ⅱ（實線）。在這個區域內，主軸的最大輸出扭矩（245N.m）隨著主軸轉速的增高而變小。主軸轉速在35~437r/min范圍內，主軸的輸出轉矩不變，稱為主軸的恆轉矩區域Ⅰ（實線）。在這個區域內，主軸所能傳遞的功率隨著主軸轉速的降低而減小。圖中虛線所示為電動機超載（允許超載30min）時，恆功率區域和恆轉矩區域。電動機的超載功率為15kW，超載的最大輸出轉矩為334N.m。
2、分段無級變速
數控機床在實際生產中，並不需要在整個變速范圍內均為恆功率。一般要求在中、高速段為恆功率傳動，在低速段為恆轉矩傳動。為了確保數控機床主軸低速時有較大的轉矩和主軸的變速范圍盡可能大，有的數控機床在交流或直流電動機無級變速的基礎上配以齒輪變速，使之成為分段無級變速。
高速主軸的潤滑方式：
高速主軸的主軸軸承常見的潤滑方式有脂潤滑、油霧潤滑、油氣潤滑、噴射潤滑及環下潤滑等。
脂潤滑不需任何設備，是低速主軸普遍採用的潤滑方式。dn值在1.0×106以上的主軸，多採用油潤滑的方式。
油霧潤滑是將潤滑油(如透平油)經壓力空氣霧化後對軸承進行潤滑的。這種方式實現容易，設備簡單，油霧既有潤滑功能，又能起到冷卻軸承的作用，但油霧不易回收，對環境污染嚴重，故逐漸被新型的油氣潤滑方式所取代。
油氣潤滑是將少量的潤滑油不經霧化而直接由壓縮空氣定時、定量地沿著專用的油氣管道壁均勻地被帶到軸承的潤滑區。潤滑油起潤滑的作用，而壓縮空氣起推動潤滑油運動及冷卻軸承的作用。油氣始終處於分離狀態，這有利於潤滑油的回收，而對環境卻沒有污染。實施油氣潤滑時，一般要求每個軸承都有單獨的油氣噴嘴，對軸承噴射處的位置有嚴格的要求，否則不易保證潤滑效果，油氣潤滑的效果還受壓縮空氣流量和油氣壓力的影響。一般地講，增大空氣流量可以提高冷卻效果，而提高油氣壓力，不僅可以提高冷卻效果，而且還有助於潤滑油到達潤滑區，因此，提高油氣壓力有助於提高軸承的轉速。
實驗表明，加大壓力比採用常規壓力進行油氣潤滑可使軸承的轉速提高20%。噴射潤滑是直接用高壓潤滑油對軸承進行潤滑和冷卻的，功率消耗較大，成本高，常用在dn值為2.5×106以上的超高速主軸上。
環下潤滑是一種改進的潤滑方式，分為環下油潤滑和環下油氣潤滑。實施環下油或者油氣潤滑時，潤滑油或油氣從軸承的內圈噴入潤滑區，在離心力的作用下潤滑油更易於到達軸承潤滑區，因而比普通的噴射潤滑和油氣潤滑效果好，可進一步提高軸承的轉速，如普通油氣潤滑，角接觸陶瓷球軸承的dn值為2.0×106左右，採用加大油氣壓力的方法可將dn值提高到2.2×106，而採用環下油氣潤滑則可達到2.5×106。

❿ 高速電機原理

高速加工技術越來越受到人們的關注，它不僅可獲得更大的生產率，而且還可獲得很高的加工質量，並 橫林精工高速電機
可降低生產成本，因而被認為是21世紀最有發展前途的先進製造技術之一。在先進工業國家，此項技術已廣泛應用於航空、航天及模具行業。在近五年中，我國的該項技術也取得了長足的進步。是實現高速切削的前提條件，機床的高速化是目前機床的發展趨勢。高速機床與虛擬軸機床均為機床突破性的重大變革。無論是普通數控機床還是虛擬軸機床，實現高速化的關鍵部件仍是主軸單元。主軸高速化常用dn值(dn值是指主軸軸承的平均直徑(mm)與主軸的極限轉速(r/min)的乘積)來衡量，高速主軸常是指dn值在1.0×106以上的主軸。隨著軸承技術、潤滑技術的發展，主軸的轉速在逐年提高。在資料顯示，在80年代，主軸軸承在脂潤滑條件下的dn值最多隻能達到0.5×106，但當油氣潤滑裝置開發出來以後，dn值迅速提高到1.0×106，採用角接觸陶瓷球軸承後，主軸軸承的dn值進一步提高到2.0×106。到90年代，採用新的潤滑方式——噴射潤滑，使主軸的dn值達到3.0×106。對於轉速在10000r/min以上的主軸單元，通過皮帶或者聯軸器來驅動已不再合適，較合理的方式是採用內裝電機直接驅動，即將電機的轉子直接 橫林精工雕刻電機
安裝在主軸上，定子安裝在主軸套筒里，做成所謂電主軸的形式。該電主軸具有結構緊湊、易於平衡、傳動較率高等優點，是高速主軸理想的結構。電主軸的性能除了受軸承及其潤滑技術影響較大以外，還受許多因素的影響，其中包括軸承預緊力的控制、內裝電機的發熱與冷卻、主軸的動平衡、軸上零件的連接等。此外，主軸軸端的設計也是高速電主軸不容忽視的問題。2 電主軸軸承的選擇及其預緊技術用在高速主軸單元上的軸承主要有角接觸球軸承、磁懸浮軸承、水基動靜壓軸承、空氣動靜壓軸承等。磁懸浮軸承由於價格昂貴，控制系統復雜，發熱問題難以解決，因而還無法在高速主軸單元上推廣應用。水基靜壓軸承是目前國內較熱門的研究課題之一，它是利用水具有熱容量較大、軸承溫升較小的特點，部分解決了普通動、靜壓軸承發熱嚴重的問題，主要用在低速重載場合。空氣動靜壓軸承徑向剛度低並有沖擊，但高速性能好，一般用在超高速、輕載、精密主軸上。角接觸球軸承dn值在2.0×106以下的高速主軸單元中應用，無論是速度極限、承載能力、剛度、精度等各方面均能很好地滿足要求並已標准化，價格低廉，目前90%的主軸組件採用這種類型的軸承。該類型軸承還可通過以下方法來提高性能。合理潤滑主軸軸承常見的潤滑方式有脂潤滑、油霧潤滑、油氣潤滑、噴射潤滑及環下潤滑等。脂潤滑不需任何設備，是低速主軸普遍採用的潤滑方式。dn值在1.0×106以上的主軸，多採用油潤滑的方式，其中油霧潤滑是將潤滑油(如透平油)經壓力空氣霧化後對軸承進行潤滑的。這種方式實現容易，設備簡單，油霧既有潤滑功能，又能起到冷卻軸承的作用，但油霧不易回收，對環境污染嚴重，故逐漸被新型的油氣潤滑方式所取代。油氣潤滑是將少量的潤滑油不經霧化而直接由壓縮空氣定時、定量地沿著專用的油氣管道壁均勻地被帶到軸承的潤滑區。潤滑油起潤滑的作用，而壓縮空氣起推動潤滑油運動及冷卻軸承的作用。油氣始終處於分離狀態，這有利於潤滑油的回收，而對環境卻沒有污染。實施油氣潤滑時，一般要求每個軸承都有單獨的油氣噴嘴，對軸承噴射處的位置有嚴格的要求，否則不易保證潤滑效果，油氣潤滑的效果還受壓縮空氣流量和油氣壓力的影響。一般地講，增大空氣流量可以提高冷卻效果，而提高油氣壓力，不僅可以提高冷卻效果，而且還有助於潤滑油到達潤滑區，因此，提高油氣壓力有助於提高軸承的轉速。實驗表明，加大壓力比採用常規壓力進行油氣潤滑可使軸承的轉速提高20%。噴射潤滑是直接用高壓潤滑油對軸承進行潤滑和冷卻的，功率消耗較大，成本高，常用在dn值為2.5×106以上的超高速主軸上。環下潤滑是一種改進的潤滑方式(見圖1)，分為環下油潤滑和環下油氣潤滑。實施環下油或者油氣潤滑時，潤滑油或油氣從軸承的內圈噴入潤滑區，在離心力的作用下潤滑油更易於到達軸承潤滑區，因而比普通的噴射潤滑和油氣潤滑效果好，可進一步提高軸承的轉速，如普通油氣潤滑，角接觸陶瓷球軸承的dn值為2.0×106左右，採用加大油氣壓力的方法可將dn值提高到2.2×106，而採用環下油氣潤滑則可達到2.5×106。採用角接觸陶瓷球軸承圖1 環下潤滑結構簡圖 影響角接觸球軸承高速性能的主要原因是高速下作用在滾珠上的離心力和陀螺力矩增大。離心力增大會增加滾珠與滾道間的摩擦，而陀螺力矩增大則會使滾珠與滾道間產生滑動摩擦，使軸承摩擦發熱加劇，因而降低軸承的壽命。為了提高軸承的高速性能，常採用兩種方法：一是減小滾球的直徑，如採用已標准化的71900系列主軸軸承；另一種則是採用新型的陶瓷(Si3N4)材料做滾珠，由於Si3N4陶瓷材料的密度僅為軸承鋼的40%，因而這種軸承的高速性能明顯高於全鋼軸承。目前國外絕大多數高速機床主軸均採用這種軸承。合理的預緊力控制為了提高軸承的剛度，抑制振動及高速回轉時滾珠公轉和自轉的滑動，提高軸的回轉精度等，在主軸上使用的滾動軸承均需預緊。預緊的方式主要有恆位置預緊和恆力預緊。