高速主轴系统和电主轴

什么是电主轴？电主轴和机械主轴优缺点对比电主轴电主轴是将机床主轴功能与电机功能从结构上融为一体的新型主轴部件，即将高速电机置于主轴部件内部，通过控制系统，使主轴获得所需的工作速度和扭矩，因而也被称为内装式电主轴。

电主轴是一套组件，包括电主轴本身及其附件：电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置。

而电主轴本身就是直接将空心的电动机转子装在主轴上，定子通过冷却套固定在主轴箱体孔内，形成一个完整的主轴单元，通电后转子直接带动主轴运转。

电主轴省去了皮带、齿轮或联轴器的传动环节，实现了机床主轴系统的“零传动”，是数控机床传动系统的重大变革；它克服了传统机械主轴在高速下打滑、振动和噪声大、惯量大等缺点，有效改善了主轴高速情况下的整体性能，具有机械主轴不可替代的优越性。

第一，由于电主轴由内装式电机直接驱动，省去了中间变速和传动装置，具有结构紧凑、重量轻、噪声低、振动小和转动惯量小等特点，可实现很高的速度、加速度及定角度的快速启停，且动态精度和稳定性更好，可满足数控机床进行高速切削和精密加工的需要；由于没有中间传动环节的外力作用，电主轴工作时运行更加平稳，主轴轴承所承受的动负荷较小，延长了其精度寿命；利用交流变频和矢量控制技术，电主轴可在额定转速范围内实现无极变速，以适应机床工作时各种工况和负载变化的需要。

第二，电主轴的电机内藏式结构使其从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来，形成一个功能相对完整的“主轴单元”，从而促进了机床结构的模块化。

电主轴厂商根据机床的用途、结构、性能参数等特征形成标准化、系列化的产品，供机床制造商选用，改变了传统机床厂商“大而全”的生产模式，缩短了机床的研发和生产周期，更加适应快速多变的市场环境。

此外，标准化、系列化的电主轴产品易于形成专业化、规模化的生产能力，从而促进制造成本的降低。

第三，某些高档数控机床，如并联运动机床、五面体加工中心、小孔和微孔加工机床等，由于加工工艺和加工对象的特殊性，其对主轴的转速、精度以及机床的结构都有特殊要求。

新校园XinXiaoYuan高速电主轴电动机—主轴系统的机电耦合动力学建模张广宇（河南能源化工集团永城职业学院，河南永城476600）教育教学摘要：随着经济的发展，我国的制造业呈现出较为明显的发展形势，提高生产效率成为各个方面关注的重点，实现高速加工能够使这个问题得到较好的缓解。

想要实现这个目的，就需要选用高速机床。

高速电主轴是数控机床的核心部分，具备强耦合性质。

实际上，其在机电能量转换中，可以体现出机电耦合性质，能够对高速电主轴产生较为重要的影响，针对其进行动力学模型构建具有较为重要的现实作用。

关键词：高速电主轴电动机；主轴系统；机电耦合机电耦合系统具有机械与电磁的共同特性，其本身运作也涉及到两者之间的转换。

这种特性在各类机电系统中十分常见。

一般情况下，其本身运作频率和速度相对较为低下，可以忽视其电磁辐射。

但是，这种情况并不绝对，一旦其频率或速度达到一定程度，就会在发挥作用的过程中，产生相对较强的电磁辐射。

一、高速电主轴机电耦合分析从机电耦合的方向对高速电主轴进行分析，主要目的是为了对其动态性能进行较为必要的研究。

事实证明，此研究不仅具有重要的现实意义，也会在工程施工的过程中发挥重要的作用。

1.方法与内容在工程当中，机电耦合传动系统是各个部分的有机组合，具体来说，其两个主要组成部分分别为电机与机械传动轴。

由此可见，只要系统组成的两个部分存在，就会出现相应的机电耦合。

当前，其传动方式主要针对电机与负载进行添加，使其能够具备传动功能，比如链条、皮带等。

同时，负载和电机之间能够直接实现耦合过程。

这种运作方式能够产生较强的现实意义，避免故障及磨损的发生。

高速电动主轴传动方式属于直接耦合。

其本身与主轴本身存在一定关联，在构成方面体现出较为复杂的特性。

其内部包含各个部分的子系统，在运作过程中存在较多繁复耦合关系。

针对其进行建模考量可以运用分解协调法。

在这个过程中，比较容易出现各个部分之间的耦合变量存在较为明显差异的情况。

电主轴的应用场景
摘要：
1.电主轴的定义和作用
2.电主轴的应用场景
3.电主轴在不同场景下的优势
正文：
【电主轴的定义和作用】
电主轴是一种将电能转化为机械能的装置，主要应用于高速、高精度的机械加工场合。

电主轴通过将电能传递给电机，驱动电机转动，从而实现对工件的加工。

相较于传统的机械主轴，电主轴具有更高的转速、更高的精度和更低的噪音，因此在现代机械加工领域得到了广泛应用。

【电主轴的应用场景】
1.数控机床：电主轴在数控机床上的应用最为广泛，可以实现对各种金属和非金属材料的高速、高精度加工。

2.精密磨床：精密磨床对加工精度要求很高，电主轴可以提供稳定的高转速，满足精密磨床的高精度加工需求。

3.高速铣床：高速铣床需要高转速、高精度的切削速度，电主轴可以实现连续高速运转，提高加工效率。

4.木工机械：在木工机械中，电主轴可以实现对木材的高精度、高速度的加工，提高家具制造的精度和效率。

5.玻璃加工：在玻璃加工领域，电主轴可以实现对玻璃的高精度切割和磨边，提高玻璃制品的品质。

【电主轴在不同场景下的优势】
1.高转速：电主轴可以实现高转速运转，提高加工效率，尤其在高速铣床和精密磨床等场景下，效果尤为显著。

2.高精度：电主轴的精度可以达到微米级别，满足精密加工的要求，提高产品品质。

3.低噪音：相较于传统机械主轴，电主轴的噪音大大降低，提高了工作环境的舒适度。

4.节能环保：电主轴的能耗较低，减少了能源消耗，符合绿色环保的发展趋势。

主轴轴承常见的支撑形式主轴轴承常见的支撑形式在机床工业中，主轴轴承的支撑形式对于确保机床的精度和性能至关重要。

以下是主轴轴承常见的支撑形式：1.弹性支撑形式弹性支撑形式是一种常见的支撑方式，它利用弹簧或橡胶垫等弹性元件将主轴支撑在轴承座中。

这种支撑形式的优点在于它可以吸收主轴和轴承座之间的误差和冲击，从而减少对机床精度的影响。

此外，弹性支撑形式还可以减少热膨胀对主轴的影响，确保机床的加工精度。

然而，由于弹性支撑元件的寿命相对较短，需要定期更换，因此这种支撑形式的维护成本相对较高。

2.液压支撑形式液压支撑形式是一种利用液压油的压力来支撑主轴的支撑形式。

主轴被放置在液压油缸中，通过调节液压油的液位来调整主轴的位置。

液压支撑形式的优点在于它可以提供均匀且稳定的支撑力，从而确保主轴的精度和稳定性。

此外，液压支撑形式还可以吸收冲击和振动，提高机床的性能。

然而，液压支撑形式的成本较高，并且需要专业的维护和管理。

3.机床主轴支撑形式机床主轴支撑形式是一种针对特定机床设计的支撑形式。

这种支撑形式通常根据机床的结构和性能要求进行设计，以确保主轴的精度和稳定性。

机床主轴支撑形式通常采用滑动轴承、滚动轴承或静压轴承等不同类型的轴承。

滑动轴承具有结构简单、制造成本低等优点，但易磨损、寿命较短。

滚动轴承具有较高的精度和寿命，但需要保持清洁、润滑，否则容易损坏。

静压轴承则具有极高的精度和稳定性，但需要精密的液压控制系统和冷却系统支持。

4.数控机床主轴的支撑形式数控机床主轴的支撑形式与普通机床主轴支撑形式略有不同。

由于数控机床需要实现高精度、高速度和高效率的加工，因此其主轴的支撑形式需要具备更高的性能要求。

一般来说，数控机床主轴的支撑形式采用电主轴或气动主轴等高速主轴系统。

电主轴是一种将电机直接安装在主轴上的驱动方式，具有高转速、高精度和高效率等优点。

气动主轴则利用气压来驱动主轴旋转，具有结构简单、无污染等优点，但需要精密的气动控制系统支持。

电主轴的工作原理电主轴是一种用于机床加工的关键部件，它能够实现高速旋转，并提供必要的切削力和转矩。

本文将详细介绍电主轴的工作原理，包括结构组成、工作过程和性能特点等方面。

一、电主轴的结构组成电主轴主要由机电、轴承、主轴、冷却系统和传感器等组成。

1. 机电：电主轴通常采用交流机电或者直流机电，其功率大小取决于加工需求。

机电通过提供旋转力矩来驱动主轴进行高速旋转。

2. 轴承：轴承用于支撑和定位主轴，保证其稳定运转。

常见的轴承类型有滚动轴承和滑动轴承，可根据加工需求选择合适的轴承。

3. 主轴：主轴是电主轴的核心部件，负责承载切削工具和传递切削力。

主轴通常由高强度合金钢制成，具有良好的刚性和耐磨性。

4. 冷却系统：电主轴在高速旋转过程中会产生大量热量，为了避免过热对加工质量的影响，需要配备冷却系统，通过循环冷却液来控制温度。

5. 传感器：传感器用于监测电主轴的转速、温度和振动等参数，以确保其正常运行并及时发现异常情况。

二、电主轴的工作过程电主轴的工作过程可以分为启动阶段、稳定运行阶段和住手阶段。

1. 启动阶段：当电主轴启动时，机电会提供足够的起动力矩，使主轴开始旋转。

同时，冷却系统开始工作，确保主轴的温度在安全范围内。

2. 稳定运行阶段：一旦电主轴达到设定的转速，进入稳定运行阶段。

此时，机电通过恒定的电流供应持续提供驱动力矩，主轴保持稳定的旋转速度。

3. 住手阶段：当加工任务完成或者需要住手电主轴时，机电会逐渐减小电流供应，使主轴逐渐减速住手。

冷却系统继续工作，将主轴冷却至安全温度。

三、电主轴的性能特点1. 高速旋转：电主轴能够实现高速旋转，提供足够的切削速度和切削力，适合于高效率的加工需求。

2. 高精度：电主轴采用精密轴承和优质材料制成，具有较低的振动和轴向偏移，可保证加工精度。

3. 高刚性：主轴采用高强度合金钢制成，具有良好的刚性和抗变形能力，可承受较大的切削力和转矩。

4. 自动监测：电主轴配备传感器，能够实时监测转速、温度和振动等参数，及时发现异常情况并采取相应措施。

高速加工技术越来越受到机械制造领域的关注，为了能提高整体加工效率，降低零件加工成本，获得较高加工精度和加工表面完整性，降低能耗、节省制造资源，有效抑制或减小切削振动，就必须使用超高速数控机床.高速电主轴单元作为高速机床的关键部件，其高转速、高精度、高刚性、低噪音、低温升、结构紧凑、易于平衡、安装方便、传动效率高等优点，使它在超高速切削机床上得到广泛的应用。

高速电主轴概述高速电主轴最早是用于磨削机床加工，逐步发展到加工中心电主轴及其他各行业机床主轴.传统的主轴一般是通过传动带、齿轮来进行传动驱动，而电主轴的驱动是将异步电机直接装入主轴内部，通过驱动电源直接驱动主轴进行工作，以实现机床主轴系统的零传动，形成“直接传动主轴”.从而减少中间皮带或者齿轮机械传动等环节，实现了机械与电机一体的主轴单元.电主轴不但减少了中间环节存在的打滑、振动和噪音的因素，也加速了主轴在高速领域的快速发展，成为满足高速切削，实现高速加工的最佳方案.2 高速电主轴的结构设计要求高速电主轴要求具备很高的工作性能，因此对其结构的设计、材质、加工工艺和检验等方面都有非常严格的要求.电主轴设计时，需要确定主轴的总体性能参数、主轴的实际结构（根据轴承形式、配置、驱动方法、润滑、等参数来确定）、主轴轴承的选型确认、轴承的寿命、主轴的刚度、危险速度、轴承游隙（预紧力）、主轴的尺寸（轴径、长度、轴承支距等）和主轴实际安装条件的要求等等因素.2.1 电主轴的转轴要求转轴是高速电主轴的主要零件之一，转轴的材料一般是经过轧制或锻造经切削加工的碳素钢或合金钢.它用来安装各种传动零件，使之绕其轴线转动，传递转矩或回转运动，并通过轴承与主轴机架或机座相联接.转轴带动工件或刀具旋转，完成表面成型运动，承受切削和驱动等载荷的作用.因此，对轴有很高的技术要求，在设计时应满足下列几方面的要求：(1) 节约材料，减轻重量，在特殊情况下选用合适的具有耐腐蚀性和耐高温性的材料；(2) 在结构上要受力合理、尽量避免或减少应力集中现象；(3) 提高足够的强度（静强度和疲劳强度）和刚度的结构措施；(4) 转轴在高速时的振动稳定性及良好的加工工艺性，保证精度要求；(5) 易于各个零件在轴上精确定位、稳固、装配、装拆和调整方便.在一般情况下，转轴结构设计成阶梯形，将内装的电机转子部件与转轴联接在一起形成整体部件，如图 2 所示.该转轴部件最大的优点是前后轴承组件、电机转子部件、平衡环均采用先进的感应加热下套工艺方法进行组装，无键槽的设计工艺方法，不但增加了转轴的刚度，同时，通过平衡环调整转轴整体动平衡量，最大限度地降低了转轴在旋转时由于偏心造成的振动和偏差.2.2 电主轴的电动机技术电主轴将机床主轴与电机合二为一，形成内装式主轴驱动系统，是机床的核心关键部件之一，它不但要实现高速、高精度、高刚度等要求，还必须要实现连续工作时输出的较大转矩力和承受较宽领域的恒功率运转范围.尤其是在转速要求较高且加减速操作频繁的领域，如加工中心、铣镗床、磨床、钻床等领域.交流主轴驱动系统根据电机类型分为感应电机电主轴驱动系统、永磁无刷同步电机主轴驱动系统以及开关磁阻电机主轴驱动系统.由于不同的机床要求不同的主轴输出性能（旋转速度、输出功率、动态刚度、振动抑制等），因此主轴的实际应用于选择需要精密相关［2］.目前主要采用感应电机交流主轴驱动系统，主轴功率设计时，电机需满足条件：（1）切削（实际工作）功率的要求；（2）主轴加减速时间所需功率要小于主轴电机的最大输出功率；(3)主轴频繁启动、制动时，需要计算平均功率，该功率要小于主轴电机的连续额定输出功率；（4）在要求时限表面恒线速切削的机床上，切削功率与恒线速所需功率之和应小于电机最大输出功率.内装式主轴电机结构紧凑，简化了机床的构造.因为转子安装在主轴上，降低了转轴在旋转时由于偏心造成的振动和偏差，而且获得较短的起动时间和制动时间，恒功率调速范围宽、噪声小、维修简单.但是，电机也是一个很大的发热源，要控制电机的温度，安装时最好选用有水冷的水套结构最佳轴承是高速电主轴的重要组成部分，它的类型、配置、精度对电主轴的工作性能、旋转精度有着很大的影响.电主轴一般采用角接触球轴承，主轴在高速旋转时，离心力引起的内圈膨胀、球旋转时离心力会引起内部负荷以及内外圈的温度差等均会使轴承内部的球和内外圈滚道之间的接触应力增大.而且，采用角接触球轴承这样有着接触角的轴承，在旋转中伴随着自转滑动和旋转时的滑动等各种形式的滑动而产生滚动接触，这些滑动随着转速增加而加大，因此接触部分的发热也会变大，特别是采用油脂润滑的轴承，由于润滑油的粘度下降，有时候甚至会出现缺少润滑油膜而烧伤的情况.高速电主轴轴承的选用要根据切削负荷大小、形式和转速的要求，优先选用陶瓷触球轴承.与钢球轴承相比，陶瓷球轴承优点有：（1）钢与陶瓷组成的陶瓷球轴承摩擦性能特好，能降低材料与润滑剂的应力；（2）因密度较低，可降低运转时的离心力；（3）较低的热膨胀系数能有效的降低轴承预压负荷的变化；（4）较高的弹性模数，使轴承的刚性更高.陶瓷球轴承在高速及重载的条件下，可获得高刚度、低温升和长寿命的效果，可以提高主轴的整体精度.2.4 电主轴的预紧力技术电主轴在选用轴承时，需要考虑机床主轴的刚度，固定在主轴上的轴承类似于弹簧的作用，主轴端部承受轴向负荷时，主轴的位移由固定轴承的轴向刚度来决定.当轴前端承受径向负荷时，轴端位移应考虑轴的弯曲变形.单列角接触球轴承接触角愈大，承受轴向载荷的能力愈高，在承受径向载荷时，同时产生轴向力，必须施加反向轴向力，所以，一般成对使用.当需要较大径向刚度时，可使用圆柱滚子轴承与角接触轴承配合安装，轴向负荷由角接触球轴承来承受.通常高速电主轴采用成对双联角接触球轴承组合安装，施加适当的预紧力，安装后有预过盈，消除轴承中间的游隙，因此提高了载荷能力、刚度和旋转精度，同时可以增加轴承的使用寿命，抑制轴的振动和异音，防止假性布氏压痕现象和高速旋转时滚动体的滑动现象产生等［3］.机床主轴在工作时，为实现取得较高的刚度，一般对轴承加上预紧力，但是需要注意的是预紧力不可过大，否则将会引起轴承烧伤现象或剥落损坏.主轴的预紧方式一般包括：（1）定位预紧，即组合轴承的轴向相对位置在使用过程中不会改变.（2）定压预紧，即通过圆柱弹簧、蝶形弹簧对轴承施加适当预紧的方法，在使用过程中即使轴承的相对位置发生变化，预紧量也能基本保持恒定.一般情况下，为提高主轴刚度时适合采用定位预紧，高速旋转时适合采用定压预紧的方法.2.5 电主轴的润滑技术高加工精度的机床主轴，不是单纯实现高速旋转，而且要抑制温度上升和减小热变形.一般主轴的润滑方式有：油脂润滑、油雾润滑、喷射润滑和油气润滑.不同类型的电主轴，要根据具体的特性选用适合的润滑方式.一般情况下，油脂润滑用于主轴高速运转比较普遍，但是受到极限转速的影响，填充适量的油脂时才能达到最高数值，油脂的填充量为轴承内部空间体积的10%～20%，填充太多，在进行初期运转时会产生异常发热，导致油脂劣化.在高速旋转时为保持较低的运转温度，可使用供油量少的油雾或油气润滑方式，它可以延长使用寿命、减少摩擦损耗、降低温升，并与密封装置一起保护轴承不受外物的侵入和防止腐蚀.油雾润滑是利用压力使润滑油雾化，再顺着进油通道喷射到轴承的方法；而油气润滑是通过喷嘴定量、定时间歇性的喷射出微量的润滑油，通过混合阀将其压缩空气中润滑油慢慢引出，每套轴承都需要一条单独的油路连续不断的向轴承供油的方法.不同润滑方式特性比较见表电主轴的动平衡技术高速机床的广泛应用，加速了主轴对转速的高要求.转速的提高使机床主轴各零部件在加工制造过程中，首先对材质提出了的较高要求，包括转轴毛胚是否有缺陷、材质是否均匀、形状是否对称及加工装配是否有误差等各个方面.电主轴的动平衡也是装配前的关键环节，动平衡的高低直接影响主轴单元的噪声、振动、发热等性能标.通常在完成零部件加工后，转轴首先需要做单体动平衡试验，使转轴不平衡离心力降到最小值，接着安装上螺母等单体逐步进行动平衡试验，待组装后还要对整机进行动平衡试验，通过数据显示达到理想的动态性能，从而提高主轴整机系统的动态精度，延长轴承及整个主轴系统的寿命.由于转轴上附加的零件偏多，装配前可能无法一一平衡，因此，必要时可做在线动平衡试验.同时，为方便调整电主轴整机的平衡，通常应在转轴前后螺母上预留数个平衡螺孔，以保证转轴在高速运转的平稳性［5］.3 高速电主轴的发展国内电主轴研究启蒙阶段为20 世纪60 年代，主要以内圆磨削为主体，多数为仿制技术.到20 世纪70年代到80 年代，随着国内技术的发展，电主轴的广泛应用，我国自行开发研制了高速电主轴，电机的功率也大大提高了30%左右，广泛应用于磨削领域.到20 世纪90 年代以后，数控CNC 技术的研发，大大推动了电主轴在机械领域的应用，铣削加工中心电主轴单元使电主轴越来越多的应用到高速雕铣行业中.21 世纪以来，国内研制电主轴的技术得到快速发展，采用了先进的技术与加工方法，使电主轴具有高转速、高精度、高刚性、低噪音、低温升、结构紧凑、易于平衡、安装方便、传动效率高等优点，生产出适合各个行业领域的电主轴与机械主轴.国外从事高速数控机床电主轴研发与生产的技术较早，著名的企业中尤以GMN 公司、IBAG 公司、Fanuc 公司、Ingersoll 公司、Okuma 公司等几家的技术水平代表了这个领域的世界先进水平.我国电主轴的设计制造技术与国外技术相比，无论是性能、品种和质量还有较大的差距.国外高性能电主轴有以下几个特点：（1）主轴低速输出扭矩大，转速高；（2）采用高速、高刚度陶瓷球轴承和液体动静压轴承，润滑方式采用油气润滑；（3）配套的控制系统，如交流伺服控制技术、自动平衡系统、润滑控制系统、电机冷却系统等方面［6］.德国Diebold公司历程1952年：成立Diebold1970年：开始生产刀柄1980年：开始为欧洲知名的机器制造商生产主轴部件1990年：开始生产带装配的主轴单元1997年：开始生产高频主轴2007年：开始生产锥度规2006年：在一个全空调建筑中生产主轴，在洁净室中安装主轴2015年：交付超过20,000个主轴单元2016年：安装温度等级为2的测量室（每米温度+/- 2开尔文）2018年：主轴采用1微米精度的轴承座德国戴博DIEBOLD公司是德国***的刀柄生产商,可生产DIN69893的HSK刀柄，DIN69871A 及B的SK刀柄，MAS-BT刀柄，品种达到5000多个包括液压锁紧和热涨锁紧，其生产的热装设备为客户解决了刀柄的安装问题，同时Diebold公司还生产机床的高频电动主轴和对刀仪设备,如Chrion ,EMAG , Deckel-Maho , Heller等德国知名机床制造商均已***使用了戴博公司的电动主轴。

速机床电主轴过盈配合量的计算更新时间：2009-08-03 14:52:271前言高速机床是现代高速加工技术发展的需要，高速主轴单元作为高速机床的核心部件，应具有以下两个基本特征［1］：首先，应具有较高的转速。

衡量主轴速度的指标是d m.n值，高速主轴的d m.n值一般要求达到1.0×106以上，并具有较宽的恒功率调速范围、良好的升降速特性和快速准停功能。

目前，中等尺寸高速加工中心的最高主轴转速为12000～60000 r／min。

其次，高速主轴应有较大的功率。

尽管在高速切削条件下切削力会下降，切削过程会变得较轻松，但由于切削速度很高，单位时间内消耗的能量也会明显增大，因此需要有较大的功率。

目前，高速加工中心的主电机功率为10～45 kW。

传统的“主电机+皮带传动+齿轮变速”的主传动方式，由于传动链长，传动效率低，而且在高速下传动系统的转动惯量很大，使系统很难获得较高的角加(减)速度；动态和热态特性差，因此难以适应高速数控加工的要求。

目前，能较好地适应高速加工需要的主轴型式是电主轴，即采用无外壳电机直接驱动。

在我校研制的GD-Ⅱ型电主轴中，电机的转子直接装配在主轴上，电机的定子则与主轴单元的外壳配合，省去了皮带轮和齿轮箱等一整套中间传动环节，采用变频器进行主轴的无级调速，实现了主轴系统的零传动［2］。

该主轴系统由于没有中间传动链，结构紧凑、惯性小，具有较好的动态响应特性，能实现快速启动、变速、准停，并具有较好的C轴控制功能。

为了保证高速切削，主轴应具有良好的运动精度和传动能力，主轴零部件应具有良好的加工精度和表面质量，而且还应具有良好的装配精度。

为了易于达到精确的动平衡，电机转子与机床主轴之间采用了无键过盈联接，并以此形成扭矩传递能力。

过盈量的大小直接影响电主轴的性能，过盈量过大会使主轴装配困难，影响装配精度，甚至破坏配合表面；过盈量过小则会影响主轴传递扭矩的能力。

因此，必须对电机转子与机床主轴间的过盈量进行认真研究，以适应高速电主轴设计工作的需要。

机床机械结构1、数控机床与普通机床比较，具有下列特点：(1)所选用电机的区别普通的交流异步电机或传统的直流调速电机已逐步被新型的交流伺服电机和直流伺服电机所代替。

(2)变速范围大(3)转速高，功率大(4)主轴速度的变换迅速可靠数控机床主传动系统主要有以下三种配置方式：（1）带有变速齿轮的主传动（如图a）（2）通过带传动的主传动（如图b）（3）由伺服电动机直接驱动的主传动2、数控机床主轴的变速形式(1)带有变速齿轮的主传动通过少数几对齿轮变速，使之成为分段无级变速，确保低速时有足够的扭矩，以满足主轴输出扭矩特性的要求。

滑移齿轮的移位大都采用液压拨叉或直接由液压缸带动齿轮来实现。

2）通过带传动的主传动带传动主要应用在小型数控机床上，具有如下优点：①无滑动，传动比准确；②传动效率高，可达98％以上；③传动平稳，噪声小；④使用范围较广，速度可达50m/s，传动比可达10左右，传递功率由几瓦至数十千瓦。

⑤维修保养方便，不需要润滑。

同步带传动也有许多不足之处，如其安装时中心距要求严格，带与带轮制造工艺较复杂，成本高。

同步带又称复合三角带，端面为多楔型，它利用同步带的齿形与同步带轮的轮齿依次相啮合来传递运动或动力。

同步带传动能满足数控机床主传动高速、大转矩和不打滑的传动要求，在数控机床主传动系统中得到广泛的应用。

(3)由伺服电动机直接驱动的主传动这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出扭矩小，电动机发热对主轴的精度影响较大，主要用于高速轻载的中小型机床。

这种主传动所采用的电动机一般为直流主轴电机，在低于特定转速时为恒扭矩输出，高于特定转速时为恒功率输出。

机床的主轴部件是机床重要的部件之一，它带动工件或刀具执行机床的切削运动。

因此数控机床主轴部件的精度、抗振性和热变形对加工质量有直接的影响。

主轴部件包括：1主轴轴承2刀具的自动夹紧机构3主轴的准停装置(1)数控机床的主轴轴承配置形式如图所示：①前支承采用圆锥孔双列圆柱滚子轴承和双向推力角接触球轴承组合，后支承采用成对角接触球轴承（a）。