高速电机轴对机床有什么作用

❶ 电机轴是有什么作用

电机轴一般都是使用优质碳素钢制作。可选择35#、45#。一般多用45#钢。这两种材料属于中碳钢，其强度、刚度、韧性都能够满足电机轴的工作需求。电机轴转速高，扭矩小，采用45#制作，不需要进行其他热处理，原材料是正火状态，原材料的供货性能能够满足电机轴的机械性能要求。电机在电路中是用字母M（旧标准用D）表示，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，发电机在电路中用字母G表示，它的主要作用是利用机械能转化为电能。电机应保证电动机在运行过程中良好的润滑。一般的电动机运行5000小时左右，即应补充或更换润滑脂，运行中发现轴承过热或润滑变质时，液压及时换润滑脂。更换润滑脂时，应清除旧的润滑油，并有汽油洗净轴承及轴承盖的油槽，然后将ZL-3锂基脂填充轴承内外圈之间的空腔的1/2（对2极）及2/3（对4、6、8极）。

❷ 直线电机在高速机床上有什么应用

随着直接驱动技术的发展，直线电机与传统的“旋转伺服电机滚珠丝杠”的驱动方式的对比引起业界的关注。现在世界一些技术先进的加工中心厂家开始在其高速机床上应用。
精度方面直线电机因传动机构简单减少了插补滞后的问题，定位精度、重现精度、绝对精度，通过位置检测反馈控制都会较“旋转伺服电机滚珠丝杠”高，且容易实现。直线电机定位精度可达0.1μm，“旋转伺服电机滚珠丝杠”最高达到2~5μm，且要求CNC-伺服电机-无隙连轴器-止推轴承-冷却系统-高精度滚动导轨-螺母座-工作台闭环整个系统的传动部分要轻量化，光栅精度要高。若想达到较高平稳性，“旋转伺服电机滚珠丝杠”要采取双轴驱动，直线电机是高发热部件，需采取强冷措施，要达到相同目的，直线电机则要付出更大的代价。
速度方面直线电机具有相当大的优势，直线电机速度达到300m/min，加速度达到10g；滚珠丝杠速度为120m/min，加速度为1.5g。从速度上和加速度的对比上，直线电机具有相当大的优势，而且直线电机在成功解决发热问题后速度还会进一步提高，而“旋转伺服电机滚珠丝杠”在速度上却受到限制很难再提高较多。
寿命方面直线电机因运动部件和固定部件间有安装间隙，无接触，不会因动子的高速往复运动而磨损，长间使用对运动定位精度无变化，适合高精度的场合。滚珠丝杠则无法在高速往复运动中保证精度，因高速摩擦，会造成丝杠螺母的磨损，影响运动的精度要求。对高精度的需求场合无法满足。

❸ 高速加工中心的电主轴

高速电主轴是高速加工中心的核心部件。在模具自由曲面和复杂轮廓的加工中，常常采用2～12mm较小直径的立铣刀，而在加工铜或石墨材料的电火花加工用的电极时，要求很高的切削速度，因此，电主轴必须具有很高的转速。目前，加工中心的主轴转速大多在18000～42000r/min，瑞士Mikro的高速加工中心XSM400U/XSM600U其主轴转速已达54000 r/min。而对于模具的微细铣削(铣刀直径一般采用0.1～2mm)，则需要更高的转速。如德国Kugler公司的五轴高精度铣床，其最高主轴转速达160000 r/min(采用空气轴承)，这样的高转速，当采用0.3mm直径的铣刀加工钢模时，就可达到150m/min的切削速度。目前，德国Fraunhofer生产技术研究所正在开发转速为300000 r/min的空气轴承支撑的主轴。加工模具时，总是采用很高的转速，而高转速产生的发热，以及切削时可能产生的振动是影响模具加工精度的重要因素。为保证高速电主轴工作的稳定性，在主轴上装有用来测量温度、位移和振动的传感器，以便对电机、轴承和主轴的温升、轴向位移和振动进行监控。由此为高速加工中心的数控系统提供修正数据，以修改主轴转速和进给速度，对加工参数进行优化。当主轴产生轴向位移，则可通过零点修正或轨迹修正来进行补偿。

❹ 电机轴的发展历史，意义。在机械领域中的作用。电机轴的设计意义

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向配电网直接供电的配电变压器在国内外均属于应用量大面广的产品。在 国，配电变压器的年产量达5000万kva左右，约占全部变压器年产量l/3左右。因此，配电变压器的运行可靠性、产品技术性能与经济指标都会直接影响国家的经济建设与城乡居民及企事业单位供电安全。

近几年，为适应国家在城乡电网改造的需求，发展了一批新型、优质的配电变压器，使配电网络的变压器装备更趋先进，供电更可靠，农村用电更趋低价。近年发展的配电变压器的损耗值在不断下降，尤其空载损耗值下降更多，这主要归功于磁性材料导磁性能的改进，其次是导磁结构铁心型式的多样化。如较薄高导磁硅钢片或非晶合金的应用，阶梯接缝全斜结构铁心、卷铁心(平面型、立体型)、退火工艺的应用等。在降低损耗的同时也注意噪声水平的降低。在干式配电变压器方面又将局部放电试验列为例行试验，用户又对局部放电量有要求，作为干式配电变压器运行可靠性的一项考核指标，这比国际电工委员会规定的现行要求要严格。因此，在现有基础上预测 国各类配电变压器的发展趋势，推动配电变压器进一步发展应是一件比较重要工作。本文将分类型预测配电变压器的发展。

2 干式变压器的发展趋势

要求防火、防爆的场所，如商业中心、机场、地铁、高层建筑、水电站等，常选用干式配电变压器。目前，国内已有几十个工厂能生产传统的环氧树脂浇注型干式配电变压器。既有无励磁调压，又有有载调压。正常运行时为自冷冷却方式，当装有吹风装置时提供急救条件(其他变压器有故障时起动风机)作为超铭牌容量运行。在国内，最大三相单台容量可达20000kva(35kv级)，最高电压等级可达110kv(单相10500kva)。干式变压器的年产量已占整个配电变压器年产量的20%。鉴于环氧树脂浇注干式配电变压器还存在下列一些问题：

(1)设计的自由度不大，每个绕组都要用模具才能挠注。

(2)一旦在高温中燃烧会产生大量烟雾。

(3)由于环氧树脂与导线的热膨胀系数不尽相同，如果缓冲层设置不当，易在冷热温度冲击下，浇注层开裂，局部放电量增加，部分企业的个别产品已有此类质量问题在运行中暴露。

(4)环保问题，一旦这种环氧树脂浇注型干式配电变压器预期寿命已到，或因各种故障而使变压器绕组损坏，要销毁浇注成型的绕组是困难的，目前尚无法使环氧树脂降解。从环保角度上讲，这将是日益严重的问题。

(5)环氧树脂浇注型干式配电变压器多数属于f级耐温等级，仅个别企业能生产h级耐温等级的浇注型干式配电变压器。鉴于上述原因，目前已有部分企业在发展敞开通风干式h级配电变压器[1,2]。

这种新发展的h级配电变压器是以耐高温固体绝缘材料作为导线的匝绝缘或绝缘结构件材料。国内多数企业选用nomex纸作为主要绝缘材料，它的特点如下：

(1)介电常数为1.5-2.5。更接近空气的介电常数，可使作用在空气隙的场强较低；其他h级固体绝缘材料的介电常数都比nomex纸的介电常数大。另外，nomex纸的局部放电起始电压也较高。所以绝缘性能上nomex纸是一种合适的绝缘材料。国内已有用nomex纸制造成的35kv级敞开通风干式配电变压器，三相容量为2500kva。雷电冲击水平已达170kv(峰值)。其他h级绝缘材料的干式配电变压器仅为l0kv级。nomex纸实际可能耐温220℃，按h级设计时可有较高的超铭牌容量运行的能力而不牺牲预期寿命。

(2)nomex纸具有很好的防潮性能，不吸水即使在95%相对湿度下，仍可保持完全干燥时90%的介电强度。另外，nomex纸在220℃下的化学稳定性很好。

(3)阻燃性好，在220℃高温下限氧指数仍大于20.8％。即使在特高温度燃烧，着火后能自熄而不助燃。

(4)当产品达预期运行寿命后，回收很方便，不存在任何影响环保的问题，因此环保性能好。

(5)很多企业研制成功的nomex纸h级干式配电变压器都能通过符合国标要求的例行、型式与含突发短路试验在内的特殊试验。在技术性能上达到低损耗、低局放、低噪声与耐受短路机械力高的要求。在国内已有较长时间安全运行经验。设计的自由度较大，没有浇注模具的要求。对于非包封型敞开通风干式h级配电变压器只要增加真空压力浸渍设备即可。

国内也有不用nomex纸而用玻璃丝布作为h级固体绝缘材料的敞开通风h级干式配电变压器，工艺上采用真空浸渍设备，绕组中用陶瓷垫块，由于玻璃纤维的介电常数(约为5-6)比nomex纸的介电常数高，陶瓷质介电常数也高，因此在设计时匝间电压限制得较低[2]，生产此型干式配电变压器的关键是真空浸渍用漆，目前尚无国产漆，整个绝缘系统的质量取决于漆的质量。3 油浸式配电变压器的发展趋势

对于一般场合使用的配电变压器常选用油浸式配电变压器。国内，这种油浸式配电变压器在低损耗与低噪声、高可靠性方面已取得较好成果，尤其是节能降耗方面，下面是历年来10kv配电变压器的损耗降低对比表。

表 10kv配电变压器历年损耗水平对比 （单位：w）

年 代 铁心材质 100kva 1000kva

空载损耗 负载损耗 空载损耗 负载损耗

1964 硅钢片 730 2400 4900 15000

1973 硅钢片 540 2100 3250 13700

1986 硅钢片 320 2000 1800 11600

1995 硅钢片 290 2000 1650 11600

1995 非晶合金 85 1500 450 10300

2002 硅钢片 200 1500 1150 10300

随着用电量的增长，变电站又接近居民中心。所以为改进矿物油浸式变压器的防火能力，有必要发展采用高耐温固体与液体绝缘材料做成的液浸式配电变压器。绝缘系统将有下列几种：

①a级绝缘材料与高燃点油配合的绝缘系统。②h级绝缘材料与高燃点油配合的绝缘系统。③h级绝缘材料与矿物油配合的绝缘系统。④混合绝缘材料与矿物油配合的绝缘系统。

利用提高绝缘系统的不同耐温等级的较高允许温升达到总重不变时提高单台输出容量或单台容量不变时总重与体积的降低与缩小。

这样，地埋式配电变压器就可选用以上不同的绝缘系统。如导线可选用nomex纸作匝绝缘，液体绝缘介质可选用变压器油与高燃点油。nomex纸浸油后介电常数(与nomex纸密度有关)与油接近，nomex纸的热导率与一般纤维纸热导率接近。国内电机车用机载变压器就是nomex纸与硅油组合的绝缘系统，已有多年运行经验。将这种绝缘系统延伸到油浸式配电变压器(柱上式、地基式、地埋式)应是可以的。国际电工委员会正在考虑制定这种利用高耐温绝缘材料作为绝缘系统的配电变压器的设计导则。

4 配电变压器向组合化方向发展

因为配电网中常要求对变压器作各种保护，传统保护装置与变压器是分别安装在使用场所。这样，既不便于安装调试又不利于维护。为解决这个问题，配电变压器已向组合化方向发展。目前在发展的有两大类：一类是将熔断丝与负荷开关装在变压器内部形成一个整体，整体内的低压出线可分成几路，每路都有计量装置，没有裸露的带电部分，这种配电变压器称为组合式变压器，一接上线即可使用，目前较多用于环网供电。另一类是预装式变压器，变压器的两侧分别为高压与低压配电柜，它们根据不同接线方式配置保护元件，一接上线即可使用。组合式变压器的变压器部分为矿物油浸式变压器，将来也可能配置高耐温液浸式变压器。预装式变电站目前选用矿物油漫式或干式配电变压器，将来也可配置高耐沮液漫式变压器。

5 配电变压器尚未有定论的几种型式

国内，某些供电插所曾选用以sf6为冷却与绝缘介质的配电变压器。这种配电变压器在环保上要求无泄漏，sf6气体的年泄漏率要求在1％以下，因泄漏出sf6，气体会产生温室效应，使周围环境温度提高。另外，这种变压器的价格较贵。仅少数电站或工程选用。

随着配电电压的提高，国外，如abb公司在发展以交联聚乙烯电缆来绕制干式变压器绕组。这种技术适用于较高电压如110kv及以上，容量在几万kva。因为交联聚乙烯电缆必须在60℃的温度下运行，变压器必须用风机吹风冷却，吹风装置要有高可靠性。另外，变压器内要装无励磁调压开关或有载调压开关较为困难。国内，已研制成110kv×10500kv环氧树脂浇注三相绕组有载调压干式变压器，且有成功的运行经验。

❺ 电主轴电机什么原理

主轴电机的原理是利用电能转换成机械能。
高速数控机床（CNC）是装备制造业的技术基础和发展方向之一，是装备制造业的战略性产业。高速数控机床的工作性能，首先取决于高速主轴的性能。数控机床高速电主轴单元影响加工系统的精度、稳定性及应用范围，其动力性能及稳定性对高速加工起着关键的作用。
高速主轴单元的类型主要有电主轴、气动主轴、水动主轴等。不同类型的高速主轴单元输出功率相差较大。
一般在主轴头上安装刀具或工件，通过皮带轮或齿轮连接，由电机驱动。
部件较多，精度有限
将电机转子做成中空的，留出空间可以安装刀具或工件，就成了电主轴电机。
电主轴的优点是零部件少，寿命更长，精度可以更高--当然，它的成本也较高。
值得注意的是，万一加工时撞上，就全部坏了。
一般的主轴可能只用换主轴头，而电机不用换。

❻ 高速电主轴的优势是什么

在高速主轴单元中，由于机床既要进行粗加工，也要进行精加工，因此对主轴单元提出了较高的静刚度和工作精度的要求。另外，高速机床主轴单元的动态特性也在很大程度上决定或者制约了机床的价格质量和切削能力。当切削过程出现较大的在振动时，会使刀具出现剧烈的磨损或破损，也会增加主轴轴承所承受的动载荷，降低轴承的精度和寿命，影响加工精度和表面质量。因此，主轴单元应具有较高的抗振性。
相比一般的传统主轴，电主轴将电机内置，传动上摒弃了皮带和齿轮，在高速运转情况下，很好的解决了振动和噪声问题，提高了机床的加工精度和加工表面粗糙度，可以最快地实现较高的速度变化，即主轴回转时要具有极大的角加速度，这极大的提高了生产效率。
用在高精度机床上的电主轴，不但要求主轴转速高，而且要求其旋转精度也高、并且振动小。因此，在电主轴的设计阶段，必须对它进行动力学特性分析，以确定其各阶临界转速和各阶振型。对于高速轴系，其转子动力学性能的分析和设计是直接决定主轴性能设计的一项重要内容。主轴的转子动力学性能如何，对整台机床能否实现高速加工以及加工精度、主轴轴承的寿命和其它关键部件的正常工作等方面都有着至关重要的影响。另外，陶瓷角接触球轴承具有制造精度高、极限转速高、承载能力强，能同时承受径向和轴向载荷等特点而被广泛地应用于高速机床主轴的支承中。轴承内部各元件的运动及所受载荷比较复杂，特别是高速球轴承中，离心力和陀螺力矩作用的结果使轴承的运转状态发生变化，影响到轴承的变形与载荷关系特性，从而影响到球轴承支撑的转子系统的动力学性能。

❼ 高速主轴都有什么优势特点

区别：电主轴是电机跟主轴是一体的。伺服主轴是靠伺服电机用皮带带动主轴，（主轴电机分开）肯定是电主轴好啊。电主轴：精度高，跳动极小，切削力大，噪音又小，最主要一点就是，走心机用电主轴，分度功能是很准确的。伺服主轴就不说了，走心机用伺服主轴落伍了。

❽ 德国品牌的高速电主轴有什么优势有哪些品牌

国外电主轴最早用于内圆磨床，上世纪80年代，随着数控机床和高速切削技术的发展和需要，逐渐将电主轴技术应用于加工中心、数控铣床等高档数控机床，成为近年来机床技术所取得的重大成就之一。随着机床技术、高速切削技术的发展和实际应用的需要，对机床电主轴的性能也提出了越来越高的要求，目前国外从事高速数控机床电主轴研发与生产的企业主要有如下几家：德国GMN、西门子、瑞士IBAG、美国Setco、意大利Omlet、Faemat、Gamfior、日本大隈等，其中尤以GMN、IBAG、Omlet、Setco、Gammfier等几家的技术水平代表了这个领域的世界先进水平。这些公司生产的电主轴较之国内生产的有以下几个特点 :①功率大、转速高。②采用高速、高刚度轴承。国外高速精密主轴上采用高速、高刚度轴承，主要有陶瓷轴承和液体动静压轴承，特殊场合采用空气润滑轴承和磁悬浮轴承。③精密加工与精密装配工艺水平高。④配套控制系统水平高。这些控制系统包括转子自动平衡系统、轴承油气润滑与精密控制系统、定转子冷却温度精密控制系统、主轴变形温度补偿精密控制系统等。并在此基础之上，这些外国厂家如美国、日本、德国、意大利和瑞士等工业发达国家已生产了多种商品化高速机床。如瑞士米克朗公司，就是世界上著名的精密机床制造商。它生产的机床配备最高达 60000r/min的高速电主轴，可以满足不同的切削要求，所有的电主轴均装有恒温冷却水套对主轴电机和轴承进行冷却，并通过高压油雾对复合陶瓷轴承进行润滑。所有的电主轴均采用矢量控制技术，可以在低转速时输出大扭矩。
电主轴技术的发展趋势主要表现在以下几个方面：
继续向高速度、高刚度方向发展
由于高速切削和实际应用的需要，随着主轴轴承及其润滑技术、精密加工技术、精密动平衡技术、高速刀具及其接口技术等相关技术的发展，数控机床用电主轴高速化已成为目前发展的普遍趋势，如钻、铣用电主轴，瑞士IBAG的HF42的转速达到140000r／min，英国WestWind公司的PCB钻孔机电主轴D1733更是达到了250000r／min；加工中心用电主轴，瑞士FISCHER最高转速达到42000r／min，意大利CAMFIOR达到了75000r／min。在电主轴的系统刚度方面，由于轴承及其润滑技术的发展，电主轴的系统刚度越来越大，满足了数控机床高速、高效和精密加工发展的需要。
向高速大功率、低速大转矩方向发展
根据实际使用的需要，多数数控机床需要同时能够满足低速粗加工时的重切削、高速切削时精加工的要求，因此，机床电主轴应该具备低速大转矩、高速大功率的性能。如意大利CAMFIOR、瑞士Step—Tec、德国GMN等制造商生产的加工中心用电主轴，低速段输出转矩到200Nm以上的已经不是难事，德国CYTEC的数控铣床和车床用电主轴的最大扭矩更是达到了630N·m；在高速段大功率方面，一般在l0～50kW；CYTEC电主轴的最大输出功率为50kW；瑞士Step—Tec电主轴的最大功率更是达到65kW(S1)，用于航空器制造和模具加工；更有电主轴功率达到80kW 的报道。
进一步向高精度、高可靠性和延长工作寿命方向发展
用户对数控机床的精度和使用可靠性提出了越来越高的要求，作为数控机床核心功能部件之一的电主轴，要求其本身的精度和可靠性随之越来越高。如主轴径向跳动在0.001mm 以内、轴向定位精度<0.0005mm以下。同时，由于采用了特殊的精密主轴轴承、先进的润滑方法以及特殊的预负荷施加方式，电主轴的寿命相应得到了延长，其使用可靠性越来越高。Step—Tec的电主轴还加装了加速度传感器，降低轴承振动加速度水平，为了监视和限制轴承上的振动，安装了振动监测模块，以延长电主轴工作寿命。
电主轴内装电机性能和形式多样化
为满足实际应用的需要，电主轴电机的性能得到了改善，如瑞士FISCHER主轴电机输出的恒转矩高转速与恒功率高转速之比(即恒功率调速范围)达到了l：14。此外，出现了永磁同步电机电主轴，与相同功率的异步电机电主轴相比，同步电机电主轴的外形尺寸小，有利于提高功率密度，实现小尺寸、大功率。
向快速启、停方向发展
为缩短辅助时间，提高效率，要求数控机床电主轴的启、停时间越短越好，因此需要很高的启动和停机加(减)速度。目前，国外机床电主轴的启、停加速度可达到lg以上，全速启、停时间在ls以内。
轴承及其预载荷施加方式、润滑方式多样化
除了常规的钢制滚动轴承外，近年来陶瓷球混合轴承越来越得到广泛的应用，润滑方式有油脂、油雾、油气等，尤其是油气润滑方法(又称Oil-air)，由于具有适应高速、环保节能的特点，得到越来越广泛的推广和应用；滚动轴承的预负荷施加方式除了刚性预负荷(又称定位预负荷)、弹性预负荷(又称定压预负荷)之外，又发展了一种智能预负荷方式，即利用液压油缸对轴承施加预负荷，并且可以根据主轴的转速、负载等具体工况控制预负荷的大小，使轴承的支承性能更加优良。在非接触形式轴承支承的电主轴方面，如磁浮轴承、气浮轴承电主轴(瑞士IBAG等)、液浮轴承电主轴(美国Ingersoll等)等已经有系列商品供应市场。
刀具接口逐步趋于HSK、Capto刀柄技术
机床主轴高速化后，由于离心力作用，传统的CAT(7：24)刀柄结构已经不能满足使用要求，需要采用HSK(1：10)等其它符合高速要求的刀柄接口形式。HSK刀柄具有突出的静态和动态联接刚性、大的传递扭矩能力、高的刀具重复定位精度和联接可靠性，特别适合在高速、高精度情况下使用。因此，HSK刀柄接口已经广泛为高速电主轴所采用(如瑞士的IBAG、德国的CYTEC、意大利CAMFIOR等)。近年来由SANDVIK公司提出的Capto刀具接口也开始在机床行业得到应用，其基本原理与HSK接口相似，但传递扭矩的能力稍大一些，缺点是主轴轴端内孔加工困难较大，工艺比较复杂。
向多功能、智能化方向发展
在多功能方面，有角向停机精确定位(准停)、C轴传动、换刀中空吹气、中空通冷却液、轴端气体密封、低速转矩放大、轴向定位精密补偿、换刀自动动平衡技术等。在智能化方面，主要表现在各种安全保护和故障监测诊断措施，如换刀联锁保护、轴承温度监控、电机过载和过热保护、松刀时轴承卸荷保护、主轴振动信号监测和故障异常诊断、轴向位置变化自动补偿、砂轮修整过程信号监测和自动控制、刀具磨损和损坏信号监控等，如Step-Tec电主轴安装有诊断模块，维修人员可通过红外接口读取数据，识别过载，统计电主轴工作寿命。

❾ 数控机床高速主轴是什么，有什么选择要求

高速电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术。高速数控机床主传动系统取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”。这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来，因此可做成“主轴单元”，俗称“电主轴”。
高速电主轴所融合的技术：
电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，它与直线电机技术、高速刀具技术一起，将会把高速加工推向一个新时代。电主轴是一套组件，它包括电主轴本身及其附件：电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置。
高速电主轴所融合的技术：
高速轴承技术：电主轴通常采用复合陶瓷轴承，耐磨耐热，寿命是传统轴承的几倍；有时也采用电磁悬浮轴承或静压轴承，内外圈不接触，理论上寿命无限；
高速电机技术：电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物，电动机的转子即为主轴的旋转部分，理论上可以把电主轴看作一台高速电动机。关键技术是高速度下的动平衡；
润滑：电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑；也可以采用油脂润滑，但相应的速度要打折扣。所谓定时，就是每隔一定的时间间隔注一次油。所谓定量，就是通过一个叫定量阀的器件，精确地控制每次润滑油的油量。而油气润滑，指的是润滑油在压缩空气的携带下，被吹入陶瓷轴承。油量控制很重要，太少，起不到润滑作用；太多，在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。
冷却装置：为了尽快给高速运行的电主轴散热，通常对电主轴的外壁通以循环冷却剂，冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。
内置脉冲编码器：为了实现自动换刀以及刚性攻螺纹，电主轴内置一脉冲编码器，以实现准确的相角控制以及与进给的配合。
自动换刀装置：为了应用于加工中心，电主轴配备了自动换刀装置，包括碟形簧、拉刀油缸等；
高速刀具的装卡方式：广为熟悉的BT、ISO刀具，已被实践证明不适合于高速加工。这种情况下出现了HSK、SKI等高速刀具。
高频变频装置：要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速，必须用一高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电动机，变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹。
高速主轴的优势分析：
在高速主轴单元中，由于机床既要进行粗加工，也要进行精加工，因此对主轴单元提出了较高的静刚度和工作精度的要求。另外，高速机床主轴单元的动态特性也在很大程度上决定或者制约了机床的价格质量和切削能力。当切削过程出现较大的在振动时，会使刀具出现剧烈的磨损或破损，也会增加主轴轴承所承受的动载荷，降低轴承的精度和寿命，影响加工精度和表面质量。因此，主轴单元应具有较高的抗振性。
相比一般的传统主轴，电主轴将电机内置，传动上摒弃了皮带和齿轮，在高速运转情况下，很好的解决了振动和噪声问题，提高了机床的加工精度和加工表面粗糙度，可以最快地实现较高的速度变化，即主轴回转时要具有极大的角加速度，这极大的提高了生产效率。
用在高精度机床上的电主轴，不但要求主轴转速高，而且要求其旋转精度也高、并且振动小。因此，在电主轴的设计阶段，必须对它进行动力学特性分析，以确定其各阶临界转速和各阶振型。对于高速轴系，其转子动力学性能的分析和设计是直接决定主轴性能设计的一项重要内容。主轴的转子动力学性能如何，对整台机床能否实现高速加工以及加工精度、主轴轴承的寿命和其它关键部件的正常工作等方面都有着至关重要的影响。另外，陶瓷角接触球轴承具有制造精度高、极限转速高、承载能力强，能同时承受径向和轴向载荷等特点而被广泛地应用于高速机床主轴的支承中。轴承内部各元件的运动及所受载荷比较复杂，特别是高速球轴承中，离心力和陀螺力矩作用的结果使轴承的运转状态发生变化，影响到轴承的变形与载荷关系特性，从而影响到球轴承支撑的转子系统的动力学性能。
高速主轴电机的转速选择：
高速主轴电机，不管轻金属加工还是重金属加工，其的选择都根据加工材料的本质来选择转速。加工密度高的材料之所以要选择24000~60000转，是因为材料密度高，硬度强，低转速加工会造成出行毛边，表面不光滑等现象。加工低密度的材料之所以选择3000~24000转的，是因为高转速对低密度材料来说有造成拉裂的危险等因素。
高速主轴的变速方式：
1、无级变速
数控机床一般采用直流或交流主轴伺服电动机实现主轴无级变速。
交流主轴电动机及交流变频驱动装置（笼型感应交流电动机配置矢量变换变频调速系统），由于没有电刷，不产生火花，所以使用寿命长，且性能已达到直流驱动系统的水平，甚至在噪声方面还有所降低。因此，目前应用较为广泛。
主轴传递的功率或转矩与转速之间的关系。当机床处在连续运转状态下，主轴的转速在437~3500r/min范围内，主轴传递电动机的全部功率11kW，为主轴的恒功率区域Ⅱ（实线）。在这个区域内，主轴的最大输出扭矩（245N.m）随着主轴转速的增高而变小。主轴转速在35~437r/min范围内，主轴的输出转矩不变，称为主轴的恒转矩区域Ⅰ（实线）。在这个区域内，主轴所能传递的功率随着主轴转速的降低而减小。图中虚线所示为电动机超载（允许超载30min）时，恒功率区域和恒转矩区域。电动机的超载功率为15kW，超载的最大输出转矩为334N.m。
2、分段无级变速
数控机床在实际生产中，并不需要在整个变速范围内均为恒功率。一般要求在中、高速段为恒功率传动，在低速段为恒转矩传动。为了确保数控机床主轴低速时有较大的转矩和主轴的变速范围尽可能大，有的数控机床在交流或直流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速，使之成为分段无级变速。
高速主轴的润滑方式：
高速主轴的主轴轴承常见的润滑方式有脂润滑、油雾润滑、油气润滑、喷射润滑及环下润滑等。
脂润滑不需任何设备，是低速主轴普遍采用的润滑方式。dn值在1.0×106以上的主轴，多采用油润滑的方式。
油雾润滑是将润滑油(如透平油)经压力空气雾化后对轴承进行润滑的。这种方式实现容易，设备简单，油雾既有润滑功能，又能起到冷却轴承的作用，但油雾不易回收，对环境污染严重，故逐渐被新型的油气润滑方式所取代。
油气润滑是将少量的润滑油不经雾化而直接由压缩空气定时、定量地沿着专用的油气管道壁均匀地被带到轴承的润滑区。润滑油起润滑的作用，而压缩空气起推动润滑油运动及冷却轴承的作用。油气始终处于分离状态，这有利于润滑油的回收，而对环境却没有污染。实施油气润滑时，一般要求每个轴承都有单独的油气喷嘴，对轴承喷射处的位置有严格的要求，否则不易保证润滑效果，油气润滑的效果还受压缩空气流量和油气压力的影响。一般地讲，增大空气流量可以提高冷却效果，而提高油气压力，不仅可以提高冷却效果，而且还有助于润滑油到达润滑区，因此，提高油气压力有助于提高轴承的转速。
实验表明，加大压力比采用常规压力进行油气润滑可使轴承的转速提高20%。喷射润滑是直接用高压润滑油对轴承进行润滑和冷却的，功率消耗较大，成本高，常用在dn值为2.5×106以上的超高速主轴上。
环下润滑是一种改进的润滑方式，分为环下油润滑和环下油气润滑。实施环下油或者油气润滑时，润滑油或油气从轴承的内圈喷入润滑区，在离心力的作用下润滑油更易于到达轴承润滑区，因而比普通的喷射润滑和油气润滑效果好，可进一步提高轴承的转速，如普通油气润滑，角接触陶瓷球轴承的dn值为2.0×106左右，采用加大油气压力的方法可将dn值提高到2.2×106，而采用环下油气润滑则可达到2.5×106。

❿ 高速电机原理

高速加工技术越来越受到人们的关注，它不仅可获得更大的生产率，而且还可获得很高的加工质量，并 横林精工高速电机
可降低生产成本，因而被认为是21世纪最有发展前途的先进制造技术之一。在先进工业国家，此项技术已广泛应用于航空、航天及模具行业。在近五年中，我国的该项技术也取得了长足的进步。是实现高速切削的前提条件，机床的高速化是目前机床的发展趋势。高速机床与虚拟轴机床均为机床突破性的重大变革。无论是普通数控机床还是虚拟轴机床，实现高速化的关键部件仍是主轴单元。主轴高速化常用dn值(dn值是指主轴轴承的平均直径(mm)与主轴的极限转速(r/min)的乘积)来衡量，高速主轴常是指dn值在1.0×106以上的主轴。随着轴承技术、润滑技术的发展，主轴的转速在逐年提高。在资料显示，在80年代，主轴轴承在脂润滑条件下的dn值最多只能达到0.5×106，但当油气润滑装置开发出来以后，dn值迅速提高到1.0×106，采用角接触陶瓷球轴承后，主轴轴承的dn值进一步提高到2.0×106。到90年代，采用新的润滑方式——喷射润滑，使主轴的dn值达到3.0×106。对于转速在10000r/min以上的主轴单元，通过皮带或者联轴器来驱动已不再合适，较合理的方式是采用内装电机直接驱动，即将电机的转子直接 横林精工雕刻电机
安装在主轴上，定子安装在主轴套筒里，做成所谓电主轴的形式。该电主轴具有结构紧凑、易于平衡、传动较率高等优点，是高速主轴理想的结构。电主轴的性能除了受轴承及其润滑技术影响较大以外，还受许多因素的影响，其中包括轴承预紧力的控制、内装电机的发热与冷却、主轴的动平衡、轴上零件的连接等。此外，主轴轴端的设计也是高速电主轴不容忽视的问题。2 电主轴轴承的选择及其预紧技术用在高速主轴单元上的轴承主要有角接触球轴承、磁悬浮轴承、水基动静压轴承、空气动静压轴承等。磁悬浮轴承由于价格昂贵，控制系统复杂，发热问题难以解决，因而还无法在高速主轴单元上推广应用。水基静压轴承是目前国内较热门的研究课题之一，它是利用水具有热容量较大、轴承温升较小的特点，部分解决了普通动、静压轴承发热严重的问题，主要用在低速重载场合。空气动静压轴承径向刚度低并有冲击，但高速性能好，一般用在超高速、轻载、精密主轴上。角接触球轴承dn值在2.0×106以下的高速主轴单元中应用，无论是速度极限、承载能力、刚度、精度等各方面均能很好地满足要求并已标准化，价格低廉，目前90%的主轴组件采用这种类型的轴承。该类型轴承还可通过以下方法来提高性能。合理润滑主轴轴承常见的润滑方式有脂润滑、油雾润滑、油气润滑、喷射润滑及环下润滑等。脂润滑不需任何设备，是低速主轴普遍采用的润滑方式。dn值在1.0×106以上的主轴，多采用油润滑的方式，其中油雾润滑是将润滑油(如透平油)经压力空气雾化后对轴承进行润滑的。这种方式实现容易，设备简单，油雾既有润滑功能，又能起到冷却轴承的作用，但油雾不易回收，对环境污染严重，故逐渐被新型的油气润滑方式所取代。油气润滑是将少量的润滑油不经雾化而直接由压缩空气定时、定量地沿着专用的油气管道壁均匀地被带到轴承的润滑区。润滑油起润滑的作用，而压缩空气起推动润滑油运动及冷却轴承的作用。油气始终处于分离状态，这有利于润滑油的回收，而对环境却没有污染。实施油气润滑时，一般要求每个轴承都有单独的油气喷嘴，对轴承喷射处的位置有严格的要求，否则不易保证润滑效果，油气润滑的效果还受压缩空气流量和油气压力的影响。一般地讲，增大空气流量可以提高冷却效果，而提高油气压力，不仅可以提高冷却效果，而且还有助于润滑油到达润滑区，因此，提高油气压力有助于提高轴承的转速。实验表明，加大压力比采用常规压力进行油气润滑可使轴承的转速提高20%。喷射润滑是直接用高压润滑油对轴承进行润滑和冷却的，功率消耗较大，成本高，常用在dn值为2.5×106以上的超高速主轴上。环下润滑是一种改进的润滑方式(见图1)，分为环下油润滑和环下油气润滑。实施环下油或者油气润滑时，润滑油或油气从轴承的内圈喷入润滑区，在离心力的作用下润滑油更易于到达轴承润滑区，因而比普通的喷射润滑和油气润滑效果好，可进一步提高轴承的转速，如普通油气润滑，角接触陶瓷球轴承的dn值为2.0×106左右，采用加大油气压力的方法可将dn值提高到2.2×106，而采用环下油气润滑则可达到2.5×106。采用角接触陶瓷球轴承图1 环下润滑结构简图 影响角接触球轴承高速性能的主要原因是高速下作用在滚珠上的离心力和陀螺力矩增大。离心力增大会增加滚珠与滚道间的摩擦，而陀螺力矩增大则会使滚珠与滚道间产生滑动摩擦，使轴承摩擦发热加剧，因而降低轴承的寿命。为了提高轴承的高速性能，常采用两种方法：一是减小滚球的直径，如采用已标准化的71900系列主轴轴承；另一种则是采用新型的陶瓷(Si3N4)材料做滚珠，由于Si3N4陶瓷材料的密度仅为轴承钢的40%，因而这种轴承的高速性能明显高于全钢轴承。目前国外绝大多数高速机床主轴均采用这种轴承。合理的预紧力控制为了提高轴承的刚度，抑制振动及高速回转时滚珠公转和自转的滑动，提高轴的回转精度等，在主轴上使用的滚动轴承均需预紧。预紧的方式主要有恒位置预紧和恒力预紧。