主轴系统简介

主轴系统由主轴伺服电源、主轴电机、主轴传动系统以及主轴组件组成。主轴的启动、停止和变速等均由数控系统控制，是切削加工的功率输出部件，也是加工中心的关题部件。与常规机床主轴系统相比，加工中心主轴系统要具有更高的转速、更大的调速范围并能无级变速。

主轴内部刀具自动夹紧机构是自动刀具交换装置的组成部分。主轴要有准停功能相工中心上常用的主轴电动机为交流调速电动机和交流伺服电动机。交流调速电动机制造成本较低，但不能实现电动机轴在圆周任意方向的准确定位，电动机以很大转矩实现微小位移。

电主轴是近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。

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。

主轴组件是由主轴、主轴支承、装在主轴上的传动件和密封件等组成。机床加工时，主轴带动工件或刀具直接参与表面成型运动，所以主轴的精度、刚度和热变形对加工质量和生产效率等有重大的影响。对主轴组件的要求有以下几个。

(1)回转精度要高。回转精度即瞬时回转中心线与理想回转线之差。分为径向跳动和端面跳动误差。

(2)刚度好。

(3)抗振性好。提高抗振性必须提高组件静刚度,必要时安装阻尼器。

(4)温升小。先进的数控机床采用恒温主轴箱。

(5)耐磨性好。长时间高速旋转的主轴组件的耐磨性要求要好，从而保证主轴运动精度。

车床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

BT50加工中心主轴

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”(ElectricSpindle,MotorSpindle)。