數(shù)控沖床高速主軸單元是高速切削數(shù)控沖床最重要的部件,，也是實現(xiàn)高速和超高速加工的最關鍵技術之一,。要求動平衡性高，剛性好,，回轉精度高,，有良好的熱穩(wěn)定性，能傳遞足夠的力矩和功率,，能承受高的離心力,，帶有準確的測淚裝置和高效的冷卻裝置。
高速主軸單元的類型主要有電主軸和氣動主軸,，氣動主軸目前的研究主要是應用于精密加工,，功率較小，其最高轉速達150000r/min,，輸出功率僅為30W左右,。
高速電主軸的結構的特點
高速電主軸是高速數(shù)控沖床的核心部件,，它將數(shù)控沖床主軸與電機軸合二為一,，即將主軸電機的定子和轉子直接裝入主軸組件的內(nèi)部,，也被稱為內(nèi)裝式電主軸(built-in motor spindle)。其間不再使用皮帶或齒輪傳動副,，從而實現(xiàn)數(shù)控沖床主軸系統(tǒng)的“零傳動”,。具有結構緊湊、重輕,、慣性小,、動態(tài)特性好等優(yōu)點，并改善了數(shù)控沖床的動平衡,，避免振動和噪聲,，在超高速數(shù)控沖床中得到了廣泛的應用。目前電主軸更大轉速可達200000r/ min,，直徑范圍33-300mm,，功率施圍125W-80kW，扭矩范圍O. 02-300N • m,。圖8-2所示為高速加工用的電主軸示意圖,。
電主軸取消了傳統(tǒng)的皮帶及齒輪傳動，采用內(nèi)裝式VAC交流變頻寬速電機和主軸聯(lián)為
一體的直接驅動,，即所謂的“零傳動”可以實現(xiàn)更高的速度,、精度、效率結構緊湊,、重輕,、慣性小、振動小,、噪聲低,、響應快，易于實現(xiàn)主軸定位,，是高速主軸的理想結構,。圖8-3所示的電主軸結構是將電機的轉子直接作為數(shù)控沖床的主軸，主軸單元的殼體就是電機座,， 并配合其他安全保障措施,，實現(xiàn)電機與數(shù)控沖床主軸的一體化。電主軸結構的基本構成如,，它通常由電主軸單元,、軸承及其潤滑單元、主軸冷卻單元以及動平衡單元組成,。
與傳統(tǒng)數(shù)控沖床主軸相比,，電主軸具有如下特點：
(1)主軸由內(nèi)裝式電動機直接驅動，省去了中間傳動環(huán)節(jié),，具有結構緊湊,、機械效率高,、噪聲低、振動小和精度高等特點,；
(2)采用交流變頻調(diào)速和矢量控制,，輸出功率大，調(diào)整范圍寬,，功率轉矩特性好,；
(3)機械結構簡單，轉動慣量小,，可實現(xiàn)很高的速度和加速度及定角度的快速準停,；
(4)電主軸更容易實現(xiàn)高速化，其動態(tài)精度和動態(tài)穩(wěn)定性更好,；
(5)由于沒有中間傳動環(huán)節(jié)的外力作用,，主軸運行更平穩(wěn)，使主軸軸承壽命得到延長,。 電主軸的基本參數(shù)和主要規(guī)格包括:套簡直徑,、最高轉速、輸出功率,、轉矩和刀具接口等,，其中，套簡直徑為電主軸的主要參數(shù),。目前,，國內(nèi)外專業(yè)的電主軸制造廠已可供應幾百種規(guī)格的電主軸。其套筒直徑從32mm至320mm,、轉速從10000r/min到150000r/min,、功率從O.5kW到80kW、轉矩從0. 1N • m到300N• m,。
國外高速主軸單元的發(fā)展較快,，中等規(guī)格的加工中心的主軸轉速已普遍達到1OOOOr/min甚至更高。美國福特汽車公司推出的HVM800臥式加工中心主軸單元采用液體動靜壓 軸承最高轉速為15000r/min,；德國GMN公司的磁浮軸承主軸單元的轉速最高達100000r/min以上,；瑞士Mikron公司采用的電主軸具有先進的矢量式閉環(huán)控制、動平衡較好的主軸 結構,、油霧潤滑的混合陶瓷軸承,，可以隨室溫調(diào)整的溫度控制系統(tǒng)，以確保主軸在全部工作時間內(nèi)溫度恒定?，F(xiàn)在國內(nèi)10000-15000r/min的立式加工中心和18000r/min的臥式加工中心已開發(fā)成功并投放市場,，生產(chǎn)的高速數(shù)字化仿形鈍床最高轉速達到了40900r/min。