電主軸是機(jī)床主軸和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的組合，是高檔數(shù)控機(jī)床的核心零部件。從結(jié)構(gòu)上看，它是電機(jī)，只在機(jī)床加工行業(yè)使用，與傳統(tǒng)電機(jī)不同，電機(jī)的輸出軸端將配備一個(gè)刀具，用于銑削——磨削——車削等加工，機(jī)床的加工精度完全取決于電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)精度，因此與傳統(tǒng)電機(jī)相比，對(duì)電主軸轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)精度要求更高。

一、電主軸的重要性

裝備制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，機(jī)床工業(yè)是裝備制造業(yè)的基石，所有有精度要求的零件和設(shè)備都需要機(jī)床加工。機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳統(tǒng)機(jī)床都是一個(gè)異步電機(jī)，通過(guò)皮帶輪驅(qū)動(dòng)齒輪箱的輸入軸，機(jī)床通過(guò)齒輪箱內(nèi)齒輪嚙合的變換，實(shí)現(xiàn)電機(jī)主軸的調(diào)速。電主軸是高精度機(jī)床的核心功能部件，電機(jī)轉(zhuǎn)子直接裝有刀具，省去了中間皮帶輪與齒輪箱之間的傳動(dòng)環(huán)節(jié)，其作用是帶動(dòng)刀具(砂輪)或工件旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)高速高效的精密加工。機(jī)床主軸的性能在很大程度上決定了機(jī)床的加工效率和加工質(zhì)量，對(duì)機(jī)床的性能有著至關(guān)重要的影響。

二、電主軸的行業(yè)地位

電主軸企業(yè)普遍規(guī)模較小，缺乏龍頭企業(yè)和行業(yè)品牌，整體產(chǎn)能無(wú)法滿足市場(chǎng)需求。

中低檔主軸市場(chǎng)已經(jīng)本土化，但加工中心電主軸、擺銑頭電主軸等高檔產(chǎn)品仍依賴進(jìn)口。主軸零部件支撐產(chǎn)業(yè)薄弱，部分關(guān)鍵領(lǐng)域仍為空白。目前，高強(qiáng)度高磁導(dǎo)率鋼、 0.20/0.35高磁導(dǎo)率低損耗矽鋼片、高速HSK拉刀系統(tǒng)、高速旋轉(zhuǎn)接頭、在線動(dòng)平衡系統(tǒng)、內(nèi)置式測(cè)試系統(tǒng)、高速高分辨率編碼器等零部件，還沒(méi)有專業(yè)化生產(chǎn)廠家。

三、電主軸的技術(shù)現(xiàn)狀

角接觸球軸承的電主軸：目前技術(shù)比較領(lǐng)先的有35KW、 18000rpm電主軸，徑向跳動(dòng)1.5微米，靜剛度300牛/微米，軸承由油氣潤(rùn)滑，用于加工中心和數(shù)控銑床。世界上油脂潤(rùn)滑型加工中心使用的電主軸最高轉(zhuǎn)速為60000rpm，油氣潤(rùn)滑型數(shù)控銑削最高轉(zhuǎn)速為140000rpm，而大功率電主軸功率可達(dá)80kW，轉(zhuǎn)速為10000rpm，最大扭矩可達(dá)380Nm。

靜壓軸承電主軸：目前，我國(guó)研制了一種用于超高速外圓/凸輪軸磨床的電機(jī)內(nèi)置式液體靜壓主軸，額定功率/最高轉(zhuǎn)速35kW/10000rpm，徑向跳動(dòng)1μm。國(guó)際上研制的外圓磨削電主軸，最大工作轉(zhuǎn)速為7600rpm，功率為50Kw，砂輪徑向剛度為320 N/μm。

氣體軸承電主軸：廣州研制成功的DQFZ-200空氣軸承電主軸，轉(zhuǎn)速達(dá)到200000rpm，已批量應(yīng)用于PCB鉆孔行業(yè)。主軸采用空氣靜壓軸承和高性能永磁DC電機(jī)，動(dòng)態(tài)偏擺小于8μm，最小鉆孔直徑可達(dá)0.05mm；超精密機(jī)床用氣體軸承電主軸領(lǐng)域：北京機(jī)床研究所研制的NAM-820，主軸轉(zhuǎn)速為1000 rpm，徑向剛度為150 N/μm，回轉(zhuǎn)精度為0.05μm，性能指標(biāo)接近國(guó)際水平，已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。2000年生產(chǎn)的500FG聯(lián)動(dòng)五軸超精密機(jī)床，空氣軸承主軸轉(zhuǎn)速20-2000rpm，主軸回轉(zhuǎn)誤差小于0.025μm。

四、總結(jié)

綜上所述，電主軸是一種高精度的機(jī)電一體化裝置，從以上所有參數(shù)可以看出，電主軸對(duì)支撐剛度和回轉(zhuǎn)精度要求較高，與追求高效率和高能量密度的普通電機(jī)不同，電主軸更注重其機(jī)械加工性能。因此，電主軸雖然也是電機(jī)，但機(jī)械部分是其核心關(guān)鍵。