高速數(shù)控機(jī)床的工作性能，首先取決于高速主軸的性能。數(shù)控機(jī)床高速電主軸單元影響加工系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性及應(yīng)用范圍，其動(dòng)力性能及穩(wěn)定性對(duì)高速加工起著關(guān)鍵的作用。
隨著高速切削、超高速切削技術(shù)以及切削刀具的發(fā)展，越來(lái)越多的機(jī)械制造裝備都不斷地向高速、高精、高效以及高智能化轉(zhuǎn)變，各行業(yè)對(duì)高速數(shù)控機(jī)床的需求與日俱增。其中高速電主軸是數(shù)控機(jī)床高新技術(shù)之一，其內(nèi)置電主軸直驅(qū)單元已經(jīng)成為最適宜高性能工況的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品核心功能部件之一。高速數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)制造中，高速電主軸最為關(guān)鍵。
國(guó)外公司生產(chǎn)的電主軸較之國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的有以下幾個(gè)特點(diǎn):功率大、轉(zhuǎn)速高;采用高速、高剛度軸承，國(guó)外高速精密主軸上采用高速、高剛度軸承，主要有陶瓷軸承和液體動(dòng)靜壓軸承，特殊場(chǎng)合采用空氣潤(rùn)滑軸承和磁懸浮軸承;精密加工與精密裝配工藝水平高;配套控制系統(tǒng)水平高，這些控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)子自動(dòng)平衡系統(tǒng)、軸承油氣潤(rùn)滑與精密控制系統(tǒng)、定轉(zhuǎn)子冷卻溫度精密控制系統(tǒng)和主軸變形溫度補(bǔ)償精密控制系統(tǒng)等。在此基礎(chǔ)之上，這些外國(guó)廠家如美國(guó)、日本、德國(guó)、意大利和瑞士等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已生產(chǎn)了多種商品化高速機(jī)床。
電主軸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
1、繼續(xù)向高速度、高剛度方向發(fā)展
由于高速切削和實(shí)際應(yīng)用的需要，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)床用電主軸高速化已成為目前發(fā)展的普遍趨勢(shì)。在電主軸的系統(tǒng)剛度方面，由于軸承及其潤(rùn)滑技術(shù)的發(fā)展，電主軸的系統(tǒng)剛度越來(lái)越大，滿足了數(shù)控機(jī)床高速、高效和精密加工發(fā)展的需要。
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，多數(shù)數(shù)控機(jī)床需要同時(shí)能夠滿足低速粗加工時(shí)的重切削、高速切削時(shí)精加工的要求。因此，機(jī)床電主軸應(yīng)該具備低速大轉(zhuǎn)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)床的精度和使用可靠性提出了越來(lái)越高的要求，作為數(shù)控機(jī)床核心功能部件之一的電主軸，要求其本身的精度和可靠性隨之越來(lái)越高。如主軸徑向跳動(dòng)在0.001
mm以內(nèi)、軸向定位精度在0.5
?m以下。同時(shí)，由于采用了特殊的精密主軸軸承、先進(jìn)的潤(rùn)滑方法以及特殊的預(yù)負(fù)荷施加方式，電主軸的壽命相應(yīng)得到了延長(zhǎng)，其使用可靠性越來(lái)越高。
4、電主軸內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)性能和形式多樣化
為滿足實(shí)際應(yīng)用的需要，電主軸電動(dòng)機(jī)的性能得到了改善。此外，出現(xiàn)了永磁同步電動(dòng)機(jī)電主軸，與相同功率的異步電動(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)速度加快
為縮短輔助時(shí)間，提高效率，要求數(shù)控機(jī)床電主軸的啟、停時(shí)間越短越好，因此需要很高的啟動(dòng)和停機(jī)加(減)速度。目前，國(guó)外機(jī)床電主軸的啟、停加速度可達(dá)到lg以上，全速啟、停時(shí)間在l
s以內(nèi)。
6、軸承及其預(yù)載荷施加方式、潤(rùn)滑方式多樣化
除了常規(guī)的鋼制滾動(dòng)軸承外，近年來(lái)陶瓷球混合軸承越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用，潤(rùn)滑方式有油脂、油霧和油氣等，尤其是油氣潤(rùn)滑方法(又稱Oil-air)，由于具有適應(yīng)高速、環(huán)保節(jié)能的特點(diǎn)，得到越來(lái)越廣泛的推廣和應(yīng)用;滾動(dòng)軸承的預(yù)負(fù)荷施加方式除了剛性預(yù)負(fù)荷(又稱定位預(yù)負(fù)荷)、彈性預(yù)負(fù)荷(又稱定壓預(yù)負(fù)荷)之外，又發(fā)展了一種智能預(yù)負(fù)荷方式，即利用液壓油缸對(duì)軸承施加預(yù)負(fù)荷，并且可以根據(jù)主軸的轉(zhuǎn)速、負(fù)載等具體工況控制預(yù)負(fù)荷的大小，使軸承的支承性能更加優(yōu)良。
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