高速电主轴对数控机床的发展以及金属切削科技的影响

对于数控机床模块化设计、简化机床结构、提高机床性能方面的作用

（1）简化结构，促进机床结构模块化

电主轴可以根据用途、结构、性能参数等特征形成标准化、系列化产品，供主机选用，从而促进机床结构模块化。

（2）降低机床成本，缩短机床研制周期

一方面，标准化、系列化的电主轴产品易于形成专业化、规模化生产，实现功能部件的低成本制造；另一方面，采用电主轴后，机床结构的简单化和模块化，也有利于降低机床成本。此外，还可以缩短机床研制周期，调节现时快速多变的市场趋势。

（3）改善机床性能，提高可靠性

采用电主轴结构的数控机床，由于结构简化，传动、连接环节减少，因此提高了机床的可靠性；技术成熟、功能完善、性能优良、质量可靠的电主轴功能部件使机床的性能更加完善，可靠性得以进一步提高。

（4）实现某些高档数控机床的特殊要求

有些高档数控机床，如并联运动机床、五面体加工中心、小孔和超小孔加工机床等，必须采用电主轴，方能满足完善的功能要求。

促进了高速切削科技在机械加工领域的广泛应用

电主轴系由内装式电机直接驱动，以满足高速切削对机床“高速度、高精度、高可靠性及小振动”的要求，与机床高速进给系统、高速刀具系统一起组成高速切削所需要的必备条件。电主轴科技与电机变频、闭环向量控制、交流伺服控制等科技相结合，可以满足车削、铣削、镗削、鑽削、磨削等金属切削加工的需要。采用高速加工技术可以解决机械产品制造中的诸多难题，取得特殊的加工精度和表面质量，因此这项科技在各类装备制造业中得到越来越广泛的应用，正在成为当今金切加工的主流科技。高精度、高转速数控机床主轴单元是承载高速切削科技的主体之一，是高精度、高效率高档数控机床的核心功能部件，是航空航天、汽车、船舶、精密模具、精密机械等尖端产品制造领域所需高档加工母机的核心部件。目前国内外电主轴科技的发展十分迅速，各生产厂商都在高可靠性、节能性、高精度、高加工效率、环保性、智能化等方面进行持续的科技攻关，以期形成自身的特色，占领电主轴科技发展的制高点。

国外电主轴科技的发展趋势

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科技的发展和需要，逐渐将电主轴科技应用于加工中心、数控铣床等高档数控机床，成为近年来机床科技所取得的重大成就之一。随着机床科技、高速切削科技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，现时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等几家的科技水平代表了这个领域的世界先进水准。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准高。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向量控制科技，可以在低转速时输出大扭矩。