1、繼續(xù)向高速度、高剛性發(fā)展

隨著主軸軸承及其潤(rùn)滑技術(shù)、精密加工技術(shù)、精密動(dòng)平衡技術(shù)、高速刀具及其接口技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床用高速電主軸已成為目前共同的發(fā)展趨勢(shì)。在電主軸系統(tǒng)剛度方面，由于軸承和潤(rùn)滑技術(shù)的發(fā)展，電主軸系統(tǒng)的剛度越來(lái)越大，滿足了數(shù)控機(jī)床對(duì)高速、高效率、高精度加工的需求。

2、向高速大功率、低速大轉(zhuǎn)矩方向發(fā)展

根據(jù)實(shí)際使用的需要，大多數(shù)數(shù)控機(jī)床需要能夠滿足低速粗加工時(shí)重切削、高速切削時(shí)精加工的要求。因此，機(jī)床電主軸應(yīng)具備低速大扭矩、高速大功率的性能。

3、進(jìn)一步向高精度、高可靠性和延長(zhǎng)工作壽命方向發(fā)展

用戶對(duì)數(shù)控機(jī)床的精度和可靠性提出了越來(lái)越高的要求。電主軸作為數(shù)控機(jī)床的核心功能部件之一，對(duì)精度和可靠性的要求越來(lái)越高。如果主軸的徑向跳動(dòng)小于0.001mm，則軸向定位精度小于0.5μm。同時(shí)由于采用了特別的精密主軸軸承、先進(jìn)的潤(rùn)滑方式和特別的預(yù)負(fù)荷施加方式，電主軸的使用壽命也相應(yīng)延長(zhǎng)，其使用可靠性越來(lái)越高。step-Tec的電主軸還配備了加速度傳感器，以減小軸承的振動(dòng)加速度水平，為了監(jiān)測(cè)和限制軸承上的振動(dòng)，安裝了振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊，以延長(zhǎng)電主軸的工作壽命。

4、電主軸內(nèi)置電動(dòng)機(jī)性能多樣化，形式多樣化

為了滿足實(shí)際應(yīng)用的需要，對(duì)電主軸電機(jī)的性能進(jìn)行了改進(jìn)，主軸電動(dòng)機(jī)輸出的恒轉(zhuǎn)矩高轉(zhuǎn)速與恒功率高速之比(即恒功率調(diào)速范圍)達(dá)到了1: 14。此外，永磁同步電動(dòng)機(jī)電主軸出現(xiàn)，與同等功率的異步電動(dòng)機(jī)電主軸相比，同步電動(dòng)機(jī)電主軸的外形尺寸更小，有利于提高功率密度，實(shí)現(xiàn)小尺寸、大功率。

5、快速啟動(dòng)、停止響應(yīng)速度提高

為了縮短輔助時(shí)間，提高效率，要求數(shù)控機(jī)床電主軸的啟停時(shí)間盡可能短，因此需要提高(減少)啟動(dòng)和停機(jī)速度。目前國(guó)外機(jī)床電主軸啟動(dòng)、停機(jī)加速度可達(dá)1g以上，全速啟動(dòng)、停止時(shí)間小于1s。

6、軸承及其預(yù)載應(yīng)用模式、潤(rùn)滑模式多樣化

近年來(lái)，除了傳統(tǒng)的鋼滾動(dòng)軸承外，陶瓷球混合軸承也得到了廣泛的應(yīng)用。潤(rùn)滑方式包括油脂、油霧、油氣等，尤其是油氣潤(rùn)滑方式(也稱Oil-air)，具有適應(yīng)高速、環(huán)保節(jié)能的特點(diǎn)，得到了越來(lái)越廣泛的推廣應(yīng)用；除了剛性預(yù)負(fù)荷(也叫定位預(yù)負(fù)荷)、彈性預(yù)負(fù)荷(也叫定壓預(yù)負(fù)荷)外，針對(duì)滾動(dòng)軸承開(kāi)發(fā)了一種智能預(yù)負(fù)荷方法，即利用液壓油缸對(duì)軸承進(jìn)行預(yù)負(fù)荷，預(yù)負(fù)荷可以根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速、負(fù)載等具體工況進(jìn)行控制預(yù)負(fù)荷的大小，使軸承支撐性能更好。在非接觸形式軸承支承的電主軸方面，如磁軸承、空氣軸承電主軸、液體軸承電主軸等一系列商品已經(jīng)供應(yīng)到市場(chǎng)。

7、刀具接口逐漸趨向HSK、Capto刀柄技術(shù)

在高速機(jī)床主軸之后，傳統(tǒng)的CAT(7:24)刀柄結(jié)構(gòu)由于離心力的作用已經(jīng)不能滿足使用要求，需要采用HSK (1: 10) 等其他滿足高速要求的刀柄接口形式。HSK刀柄具有突出的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)聯(lián)接剛性、大的傳遞轉(zhuǎn)矩能力、刀具重復(fù)定位精度和連接可靠性高，特別適合在高速、高精度情況下使用。因此，HSK刀柄接口在高速電主軸中得到了廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，公司提出的Capto刀具界面也在機(jī)床行業(yè)得到應(yīng)用，其基本原理與HSK接口相似，但傳遞扭矩能力略大，缺點(diǎn)是主軸軸端內(nèi)孔難加工，工藝較復(fù)雜。

8、向多功能、智能化方向發(fā)展

在多功能方面，有角向停機(jī)精密定位（準(zhǔn)停）、 C軸驅(qū)動(dòng)、換刀中空吹氣、空心冷卻液、軸端氣體密封、低速扭矩放大、軸向定位精密補(bǔ)償和換刀自動(dòng)動(dòng)平衡技術(shù)等。在智能化方面，主要表現(xiàn)在各種安全防護(hù)和故障監(jiān)測(cè)診斷措施上，例如換刀聯(lián)鎖保護(hù)、軸承溫度監(jiān)測(cè)、電機(jī)過(guò)載和過(guò)熱保護(hù)、松刀時(shí)軸承卸荷保護(hù)、主軸振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)和故障異常診斷、軸向位置變化自動(dòng)補(bǔ)償、砂輪修整時(shí)的信號(hào)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制以及刀具磨損和損壞信號(hào)監(jiān)測(cè)等，比如Step-Tec電主軸配備了診斷模塊，維修人員可以通過(guò)紅外接口關(guān)聯(lián)讀取數(shù)據(jù)，識(shí)別過(guò)載，統(tǒng)計(jì)電主軸的工作壽命。