电主轴的基本构成

2021.06.10

一、电主轴的基本概念

电主轴是在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电动机融为一体的新技术。根据国家机械行业标准《JB/T10801.1-2014电主轴第1部分:术语和分类》，电主轴(High Fre-quency Spindle)的定义为:集成电动机功能的主轴单元，即将电动机内置于主轴单元中，形成电动机、主轴一体化的精密轴系组件。

根据上述定义，电主轴就是将主轴电动机的定子、转子直接装人主轴单元的内部，电动机转子就是主轴单元的旋转部分，主轴单元的壳体就是电动机机座，带有冷却套的电动机定子装配在主轴单元的壳体内，实现了变频电动机和主轴的一体化，因此可做成独立的“主轴单元”。

由于机床主轴由装在主轴内部的电动机直接驱动，省去了皮带、齿轮或联轴器的传动环节，使机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床主传动系统(即变频电动机和机床主轴之间)的“零传动”。

电主轴在英文中有多种称谓，如Electric-spindle, Electro-spindle, Motor Spindle和MotorizedSpindle等;由于电主轴可采用交流高频电动机作为动力源，故也称为“高频主轴”(HighFrequency Spindle);由于没有中间传动环节，有时又称为“直接传动主轴”(Drect DriveSpindle);由于电动机装在主轴内部又称为“内装式电动机主轴”(Build-in Motor Spindle)。

二、电主轴的基本构成

高速电主轴由动力源(电动机转子和定子)、主轴(转轴)、前后轴承、冷却套、主轴单元外壳、各种连接装置以及刀具接口等基本机械部件组成。
电主轴采用无外壳电动机，且电动机内置，其转子采用过盈配合的方式热装在主轴零件上，与主轴做成一一体，主轴则由前后轴承支承，由压配合产生的摩擦力来实现大转矩的传道。压配谷取清了主轴上一切形式的键联接和螺纹联接，能够使主轴运转部分达到精确的动平衡。电动机定子压装在冷却套内，并通过冷却套固装在电主轴的壳体内。因此，电动机转子直接作为机床的主轴，主轴单元的外壳体就是电动机机座。
在主轴的后端装有测速、测角位移传感器( 旋转编码器)，以实现电动机的全闭环控制。主轴前端外伸部分的内锥孔和端面用于安装和固定可换的刀柄。电源接口用于与驱动器的电气连接。通电后转子可以直接带动主轴旋转，主轴的转速用电动机的变频调速与矢量控制装置来改变。
典型的电主轴结构原理简图如图14所示。某种电主轴外形如图1-2所示。