电主轴设计一些要点
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油雾润滑的主要缺点是：供油量不能精确控制，回收困难，油耗比较高，多余的油雾混合压缩空气会排放入 工作环境中造成污染环境，损害工人健康。油雾润滑由于有以上缺点，在国外专业电主轴公司已不向用户提供油 雾润滑装置，将被其它新型润滑方式逐渐替代。
2. 电主轴的关键技术
2.2动平衡技术
高速电主轴具有转速高、运行精度高、加工效率高的特点。转速和精度的提高是以高精度动平衡为前提的， 但对于电主轴而言，由于制造、安装误差以及材料不均匀等因素的影响，不平衡现象不可避免。电主轴的最高转 速一般在10000rpm以上，有的高达100000rpm，主轴运转部分微小的不平衡都可能导致主轴回转精度的严重丧失 乃至轴承支承系统的失稳。因此高速电主轴的动平衡精度应严格要求，一般应达ISO标准G4.0级以上（在最高转速 时不平衡引起的振动最大速度不能高于0.4 mm/ s）。
到21世纪初，国内外专业的电主轴制造厂已可供应几百种规格的电主轴。其套筒直径从32mm到320mm、转 速从10000rpm到150000rpm、功率从0.5kW到80kW、转矩从0.1Nm到300Nm不等。
国际上公认的电主轴领军厂商是瑞士的IBAG公司，提供功率范围从0.1kW到40kW，转速范围从12000rpm到 120000rpm，直径范围从30mm到130mm的电主轴产品及相应的定制产品。
国内的洛阳轴研科技股份有限公司在电主轴的研发、生产上也有很高的成就，目前已经具备超过200种电主 轴的生产能力，其功率从0.4kW到33kW，转速范围从3000rpm到150000rpm。
关于电主轴
2. 电主轴的关键技术 2.1 高速精密轴承技术 2.2 动平衡技术 2.3 润滑技术 2.4 冷却技术 2.5 主轴电机技术 2.6 精密加工和精密装配的技术
2. 电主轴的关键技术
2.1高速精密轴承技术
（2）磁悬浮轴承 根据悬浮力是否可以主动控制，磁悬浮轴承可划分为两种
类型：被动型磁悬浮轴承主要利用磁性材料之间固有的斥力或 吸力来实现转轴的悬浮，结构简单，功率损耗少，但阻尼与刚 度也相对较小，通常在负载较小，对位移控制精度要求不高的 场合采用被动型磁悬浮轴承。主动型磁悬浮轴承主要是通过主 动控制定、转子之间的磁场力来实现转轴的稳定悬浮，其工作 原理为：控制器根据转轴的位移信号来实时控制定子电磁铁中 电流的大小与方向，使转轴稳定悬浮于某一位置。
2. 电主轴的关键技术
2.1高速精密轴承技术
主轴轴承技术是电主轴系统的一项关键技术。目前，国内外高速电主轴多采用角接触球轴承、动静压轴承及 磁悬浮轴承等。
动静压轴承是一种综合了动压轴承和静压轴承优点的新型多油楔油膜轴承，有很好的高速性能，而且高速范 围宽。
角接触球轴承是精密数控主轴支承，影响其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，为了提高轴承的高速性能，常采用减小滚动体直径和改用氮化硅陶瓷材料制造滚珠的方法。
为减少主轴的不平衡，在设计时应尽量采用对称的结构，在加工装配过程中尽量减小误差，并且主轴出厂时 会进行初始动平衡调整以减小主轴失衡量。即使如此，在使用过程中由于主轴刀具微小的不对称，以及刀具的磨 损或切屑的粘刀仍然会破坏原有的动平衡。另外，主轴刀具系统受切削力激励、热变形、离心力等复杂工况的干 扰，也会破坏主轴的动平衡，从而使调速机床主轴系统的稳定性被破坏。因此，为了充分发挥高速电主轴的效能， 保障机床的长期稳定和高效运行，应设计专门的在线自动动平衡系统。
2. 电主轴的关键技术
2. 电主轴的关键技术
2.3润滑技术
（2）油雾润滑 这种润滑方式利用压缩空气把经过油雾发生器的油液雾化后和压缩空气混合，经管路输送到需润滑的部位。 油雾润滑的优点是：喷口直接对准内轴承滚道和滚动体钢球，有较好的润滑效果；持续不断的提供油雾混合
压缩空气，可以迅速带走电主轴轴承旋转时产生的热量，使轴承有稳定的温度；连续不断的供油，不存在油质老 化的问题，保证了润滑油的质量；主轴内部的压缩空气可以形成压力环境，内部环境压力比外部的高，可以有效 阻止外部杂质和尘埃的进入。油雾润滑可以持续进行，且设备简单，制造成本低，维修方便，可以有效保证高速 电主轴稳定的工作。
1. 电主轴简介
1.3电主轴的发展与现状
早在20世纪50年代，就已出现了用于磨削小孔的高频电主轴。当时的变频器采用的是真空电子管，虽然转速 高，但传递的功率小，转矩也小。
20世纪80年代末90年代初，随着功能电子器件的发、微电子器件和计算机技术的发展，产生了全固态元件的 变频器和矢量控制驱动器，加之陶瓷球混合轴承的出现，最终出现了用于铣削、钻削、加工中心及车削等加工的 大功率、大转矩、高转速的电主轴。
（1）主轴由内装式电机直接驱动，省去皮带、齿轮、联轴节等变速和传动装置，具有结构简单紧凑、效率高、噪声 低、振动小和精度高的特点。 （2）采用交流变频调速技术，输出功率大、调速范围广，有比较理想的转矩-功率特性，一次装夹即可实现粗加工 （低速大转矩）又可进行高速精加工。 （3）实现了主轴部件的单元化，可由专业厂进行系列化生产，可方便地组成各种性能的高速机床，符合现代机床设 计模块化的发展方向。
电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ轴
2015.04.03
关于电主轴
1. 电主轴简介 2. 电主轴的关键技术 3. 一些电主轴产品 4. 电主轴的发展趋势
关于电主轴
1. 电主轴简介 1.1 高速主轴 1.2 电主轴的特点 1.3 电主轴的发展与现状
1. 电主轴简介
1. 电主轴简介
1.2电主轴的特点
电主轴取消了从电机到主轴之间 一切机械传动的中间环节，如皮带、 齿轮、联轴器，实现了主电机与机床 主轴的一体化。主要具有以下特点：
磁悬浮轴承造价高、控制系统复杂，发热问题不易解决，因而通常只用于特殊场合。
2. 电主轴的关键技术
氮化硅材料的密度只有钢的41%，在高速运转时 可大幅降低滚珠受到的离心力，从而减小滚珠对轴承 外圈的压力，利于实现高速性能；氮化硅陶瓷的热膨 胀系数只有轴承钢的1/4，许用工作温度达到1000℃， 即使在较大温度变化范围内，滚道间隙的变化也很小， 特别适用于高速发热转子。陶瓷的弹性模量是轴承钢 的1.5倍，硬度是轴承钢的2倍多，相同负荷下，陶瓷 球的形变较小，因而可以显著提高轴承的刚度，从而 提高转子-轴承系统的动态性能。
2. 电主轴的关键技术
2.2动平衡技术
高速电主轴具有转速高、运行精度高、加工效率高的特点。转速和精度的提高是以高精度动平衡为前提的， 但对于电主轴而言，由于制造、安装误差以及材料不均匀等因素的影响，不平衡现象不可避免。电主轴的最高转 速一般在10000rpm以上，有的高达100000rpm，主轴运转部分微小的不平衡都可能导致主轴回转精度的严重丧失 乃至轴承支承系统的失稳。因此高速电主轴的动平衡精度应严格要求，一般应达ISO标准G4.0级以上（在最高转速 时不平衡引起的振动最大速度不能高于0.4 mm/ s）。
到21世纪初，国内外专业的电主轴制造厂已可供应几百种规格的电主轴。其套筒直径从32mm到320mm、转 速从10000rpm到150000rpm、功率从0.5kW到80kW、转矩从0.1Nm到300Nm不等。
国际上公认的电主轴领军厂商是瑞士的IBAG公司，提供功率范围从0.1kW到40kW，转速范围从12000rpm到 120000rpm，直径范围从30mm到130mm的电主轴产品及相应的定制产品。
国内的洛阳轴研科技股份有限公司在电主轴的研发、生产上也有很高的成就，目前已经具备超过200种电主 轴的生产能力，其功率从0.4kW到33kW，转速范围从3000rpm到150000rpm。
关于电主轴
2. 电主轴的关键技术 2.1 高速精密轴承技术 2.2 动平衡技术 2.3 润滑技术 2.4 冷却技术 2.5 主轴电机技术 2.6 精密加工和精密装配的技术
2. 电主轴的关键技术
2.1高速精密轴承技术
（2）磁悬浮轴承 根据悬浮力是否可以主动控制，磁悬浮轴承可划分为两种
类型：被动型磁悬浮轴承主要利用磁性材料之间固有的斥力或 吸力来实现转轴的悬浮，结构简单，功率损耗少，但阻尼与刚 度也相对较小，通常在负载较小，对位移控制精度要求不高的 场合采用被动型磁悬浮轴承。主动型磁悬浮轴承主要是通过主 动控制定、转子之间的磁场力来实现转轴的稳定悬浮，其工作 原理为：控制器根据转轴的位移信号来实时控制定子电磁铁中 电流的大小与方向，使转轴稳定悬浮于某一位置。
2. 电主轴的关键技术
2.1高速精密轴承技术
主轴轴承技术是电主轴系统的一项关键技术。目前，国内外高速电主轴多采用角接触球轴承、动静压轴承及 磁悬浮轴承等。
动静压轴承是一种综合了动压轴承和静压轴承优点的新型多油楔油膜轴承，有很好的高速性能，而且高速范 围宽。
角接触球轴承是精密数控主轴支承，影响其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，为了提高轴承的高速性能，常采用减小滚动体直径和改用氮化硅陶瓷材料制造滚珠的方法。
为减少主轴的不平衡，在设计时应尽量采用对称的结构，在加工装配过程中尽量减小误差，并且主轴出厂时 会进行初始动平衡调整以减小主轴失衡量。即使如此，在使用过程中由于主轴刀具微小的不对称，以及刀具的磨 损或切屑的粘刀仍然会破坏原有的动平衡。另外，主轴刀具系统受切削力激励、热变形、离心力等复杂工况的干 扰，也会破坏主轴的动平衡，从而使调速机床主轴系统的稳定性被破坏。因此，为了充分发挥高速电主轴的效能， 保障机床的长期稳定和高效运行，应设计专门的在线自动动平衡系统。
2. 电主轴的关键技术
2. 电主轴的关键技术
2.3润滑技术
（2）油雾润滑 这种润滑方式利用压缩空气把经过油雾发生器的油液雾化后和压缩空气混合，经管路输送到需润滑的部位。 油雾润滑的优点是：喷口直接对准内轴承滚道和滚动体钢球，有较好的润滑效果；持续不断的提供油雾混合
压缩空气，可以迅速带走电主轴轴承旋转时产生的热量，使轴承有稳定的温度；连续不断的供油，不存在油质老 化的问题，保证了润滑油的质量；主轴内部的压缩空气可以形成压力环境，内部环境压力比外部的高，可以有效 阻止外部杂质和尘埃的进入。油雾润滑可以持续进行，且设备简单，制造成本低，维修方便，可以有效保证高速 电主轴稳定的工作。
1. 电主轴简介
1.3电主轴的发展与现状
早在20世纪50年代，就已出现了用于磨削小孔的高频电主轴。当时的变频器采用的是真空电子管，虽然转速 高，但传递的功率小，转矩也小。
20世纪80年代末90年代初，随着功能电子器件的发、微电子器件和计算机技术的发展，产生了全固态元件的 变频器和矢量控制驱动器，加之陶瓷球混合轴承的出现，最终出现了用于铣削、钻削、加工中心及车削等加工的 大功率、大转矩、高转速的电主轴。
（1）主轴由内装式电机直接驱动，省去皮带、齿轮、联轴节等变速和传动装置，具有结构简单紧凑、效率高、噪声 低、振动小和精度高的特点。 （2）采用交流变频调速技术，输出功率大、调速范围广，有比较理想的转矩-功率特性，一次装夹即可实现粗加工 （低速大转矩）又可进行高速精加工。 （3）实现了主轴部件的单元化，可由专业厂进行系列化生产，可方便地组成各种性能的高速机床，符合现代机床设 计模块化的发展方向。
电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ轴
2015.04.03
关于电主轴
1. 电主轴简介 2. 电主轴的关键技术 3. 一些电主轴产品 4. 电主轴的发展趋势
关于电主轴
1. 电主轴简介 1.1 高速主轴 1.2 电主轴的特点 1.3 电主轴的发展与现状
1. 电主轴简介
1. 电主轴简介
1.2电主轴的特点
电主轴取消了从电机到主轴之间 一切机械传动的中间环节，如皮带、 齿轮、联轴器，实现了主电机与机床 主轴的一体化。主要具有以下特点：
磁悬浮轴承造价高、控制系统复杂，发热问题不易解决，因而通常只用于特殊场合。
2. 电主轴的关键技术
氮化硅材料的密度只有钢的41%，在高速运转时 可大幅降低滚珠受到的离心力，从而减小滚珠对轴承 外圈的压力，利于实现高速性能；氮化硅陶瓷的热膨 胀系数只有轴承钢的1/4，许用工作温度达到1000℃， 即使在较大温度变化范围内，滚道间隙的变化也很小， 特别适用于高速发热转子。陶瓷的弹性模量是轴承钢 的1.5倍，硬度是轴承钢的2倍多，相同负荷下，陶瓷 球的形变较小，因而可以显著提高轴承的刚度，从而 提高转子-轴承系统的动态性能。