电主轴是在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术。高速数控机床主传动系统取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”。

简介

高速数控机床（CNC）是装备制造业的技术基础和发展方向之一，是装备制造业的战略性产业。高速数控机床的工作性能，首先取决于高速主轴的性能。数控机床高速电主轴单元影响加工系统的精度、稳定性及应用范围，其动力性能及稳定性对高速加工起着关键的作用。

高速主轴单元的类型主要有电主轴、气动主轴、水动主轴等。不同类型的高速主轴单元输出功率相差较大。

随着电气传动技术（变频调速技术、电动机矢量控制技术等）的迅速发展和日趋完善，高速数控机床主传动系统的机械结构已得到极大的简化，基本上取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”。

这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来，因此可做成“主轴单元”，俗称“电主轴”(ElectricSpindle,MotorSpindle)。由于当前电主轴主要采用的是交流高频电动机，故也称为“高频主轴”（HighFrequencySpindle)。由于没有中间传动环节，有时又称它为“直接传动主轴”（DirectDriveSpindle)。

优点

电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快等优点，而且转速高、功率大，简化机床设计，易于实现主轴定位，是高速主轴单元中的一种理想结构。

电主轴轴承采用高速轴承技术，耐磨耐热，寿命是传统轴承的几倍。

控制

在数控机床中，电主轴通常采用变频调速方法。目前主要有普通变频驱动和控制、矢量控制驱动器的驱动和控制以及直接转矩控制三种控制方式。

普通变频为标量驱动和控制，其驱动控制特性为恒转矩驱动，输出功率和转速成正比。普通变频控制的动态性能不够理想，在低速时控制性能不佳，输出功率不够稳定，也不具备C轴功能。但价格便宜、结构简单，一般用于磨床和普通的高速铣床等。

矢量控制技术模仿直流电动机的控制，以转子磁场定向，用矢量变换的方法来实现驱动和控制，具有良好的动态性能。矢量控制驱动器在刚启动时具有很大的转矩值，加之电主轴本身结构简单，惯性很小，故启动加速度大，可以实现启动后瞬时达到允许极限速度。这种驱动器又有开环和闭环两种，后者可以实现位置和速度的反馈，不仅具有更好的动态性能，还可以实现C轴功能；而前者动态性能稍差，也不具备C轴功能，但价格较为便宜。

直接转矩控制是继矢量控制技术之后发展起来的又一种新型的高性能交流调速技术，其控制思想新颖，系统结构简洁明了，更适合于高速电主轴的驱动，更能满足高速电主轴高转速、宽调速范围、高速瞬间准停的动态特性和静态特性的要求，已成为交流传动领域的一个热点技术。

日常保养

操作员在每天工作完后要使用吸尘器清理主轴电机的转子端和电机接线端子上的废屑，防止废屑在转子端和接线端子上堆积，以此避免废屑进入轴承，加速高速轴承的磨损；避免废屑进入接线端子，造成电机短路烧毁。

每次装卡和更换刀具时，操作员必须要将压帽卡头拧下，不能使用直接插拔刀具的方法换刀。

操作员要养成一个习惯，在卸刀后要将卡头和压帽清理干净。

同样也是一个习惯，就是操作员在上刀时一定要将到刀具、卡头和压帽清理干净。这一细节做到位，主轴电机的寿命就可大大地延长。

每天开机后操作员必须检查电机的冷却水流地工作状态，要检查水泵是否正常工作，要检查冷却水是否被水垢、微生物污染，要检查管路状态是否正常，必须要保证冷却水正常循环。严禁在主轴电机内无冷却水通过的情况下开启主轴电机。只有在正常冷却的前提下主轴电机才能处于良好的工作状态。如果水管有死弯造成水流不畅或有污垢堵塞管道，就会造成主轴电机无法正常工作，并会影响加工效果。