数控金切机床的高速主轴系统

数控金切机床的高速主轴系统，顾名思义是具有高回转速度，但这并无严格的界限。对作为高速切削机床代表的加工中心和数控铣床而言，一般是指最高转速≥10r/min的主轴系统，并相应具有高的角加(减)速度，以实现主轴的瞬时升降速与起停。为适应制造业对机床加工精度愈来愈高的要求，高速切削主轴还应有较高的回转精度，通常要求主轴的径向跳动小于1或2μm，轴向窜动小于1μm。此外，主轴也要有足够的静、动刚度，以承受一定的切削负荷和保持高的回转精度。

传统的主轴系统包含皮带、齿轮等中间传动环节，不仅转动惯量大，难于实现高的角加(减)速度，而且高速时也难于解决中间传动环节出现的振动和噪声。因此，现在的高速主轴系统大多是把电动机与主轴“合二而一”、将传动链缩短为零的电主轴单元，结构上基本是把主电动机置于主轴前后轴承之间。这样的电主轴，轴向尺寸较短，结构紧凑，主轴刚度高，出力较大。图1所示德国gmn公司用于加工中心和数控铣床的电主轴就是这种结构，其轴承是适合高速运转的精密角接触球轴承(一般相当于国际标准p2和p4级)，所有关键零件都必须进行精密加工和精密装配，同时还要用恒温冷却水对主电机的定子和前后轴承进行冷却。gmn用于加工中心和数控铣床的电主轴共有20几种型号。

现在，也有极少数高速轻切削铣床，使用将主电机置于主轴后轴承之后的电主轴。这种结构的电主轴轴向尺寸长，但可改进散热条件。此外，某些主轴最高转速在100r的加工中心和铣床，不是采用电主轴而是通过薄膜式之类的联轴节，将主电动机与主轴直接连接，从而省去主轴冷却系统。不过，此方式既增加了转动惯量，影响角加(减)速度，而且两者直连后的非直线性又会引起振动(转速愈高对直线性的调准要求也愈高)，故不宜用于主轴转速更高的机床。

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