【電主軸雜談】電主軸的選型原則

現就高速電主軸的選用原則進(jìn)行大致的介紹，以免不了解電主軸的用戶(hù)遇到不必要的麻煩。

高速電主軸根據應用場(chǎng)合的不同大致可以分為8大類(lèi)：磨削用、銑削用、車(chē)削用、拉碾用、鉆削用、加工中心用、機械式主軸（不含內置電機）皮帶傳動(dòng)主軸、特種旋轉試驗主軸等。一般用戶(hù)常用的有磨削用、銑削用、車(chē)削用、加工中心用、機械主軸（不含內置電機）皮帶傳動(dòng)主軸幾類(lèi)。

在選擇電主軸時(shí)，一定要關(guān)注你的應用場(chǎng)合，不同的應用場(chǎng)合的接口是不同的，另外一定要弄清楚工況的功率要求，以及在此功率下對應的轉速，這一點(diǎn)很關(guān)鍵，因為同樣是1kW，在1000轉和10000轉的要求下電主軸的外形尺寸是相差很多的，對于電主軸設計的難度也是不同的，所以工況一定要準確。另一個(gè)提醒，刀具的接口一定要明確，這也是有原則的，一般情況下BT50的接口轉速只能在8000RPM一下的電主軸中使用，BT40的接口可以在18000RPM下的電主軸中使用，如果要更高的轉速，刀具接口需要選擇相應的HSK等高速刀具接口，數控銑削電主軸上配用的ER彈簧夾頭或者SD彈簧夾頭也是有一定的許用最高轉速的。

第三點(diǎn)：磨用電主軸一般都是橫扭矩設計的電機，電機的最高轉速和功率以及電壓的關(guān)系是等比關(guān)系，電壓和功率隨電主軸轉速的增加線(xiàn)性增加。電流維持基本恒定不變，由于轉矩和電流的關(guān)系是線(xiàn)性關(guān)系，所以稱(chēng)這種制式的電主軸為恒轉矩制電機。磨用電主軸的設計一般兼顧的轉速范圍比較小，通常是最高轉速的80%~100%，同時(shí)還要兼顧砂輪的最高許用線(xiàn)速度，因此一般在使用時(shí)不能既用高速小砂輪又用低速大砂輪，否則會(huì )因為低速功率不夠大而導致大砂輪磨削的效果和效率比較低差，另外由于大砂輪本身的自重，高速電主軸軸承通常為了適應高速旋轉，設計時(shí)軸承以滿(mǎn)足最高轉速要求為主，兼顧一定程度的承載能力，在低速使用大砂輪磨削時(shí)，因軸承本身的承載能力不能滿(mǎn)足其要求會(huì )導致主軸軸承壽命的急劇降低，精度壽命大大縮短。另外磨用電主軸由于轉速分檔比較接近，用戶(hù)完全可以分開(kāi)選擇不同的產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足不同的磨削要求，以更大更好的發(fā)揮電主軸的工作能力和效率潛力。而銑削和加工中心用電主軸在設計上通常有橫扭矩段和恒功率段相配合，以滿(mǎn)足寬速度范圍內的切削需要，低速需要大扭矩重切削，高速需要一定功率的精切削，所以電機制式與磨用電主軸等有較大不同。

另外，磨用電主軸的電機參數制式通常標注S6制工作制，有S6-40%、S6-60%等幾種，這是與磨削的工作特性所分不開(kāi)的，磨削時(shí)一個(gè)工件的磨削拍節通常包括，快速進(jìn)刀、磨削、退刀、修砂輪等幾個(gè)步驟，電機功率的消耗不是恒定的負載，而且在磨用電主軸電機的設計上我們通常要提高其過(guò)載能力，因此，在看磨削電主軸的參數時(shí)會(huì )看到S1和S6兩組參數，S6通常比S1高出較多，一是與電機工作制有關(guān)，一是與電機的過(guò)載能力有關(guān)，標注S6制功率表明電機可以在30s~120s內短時(shí)過(guò)載到該功率制，長(cháng)期使用只能按S1制使用，這一點(diǎn)是與其他電主軸不太相似的地方，一定要注意。其他類(lèi)型的電主軸比如車(chē)削、銑削等，和磨用電主軸不一樣，往往需要在一個(gè)轉速段內實(shí)現恒功率調速，這類(lèi)電主軸用戶(hù)往往覺(jué)得它的功率小，這是錯的，因為它的功率對應的轉速相對較低，根據M=9550P/n1的扭矩計算公式，它能夠輸出的扭矩是相對較高的，這樣設計電主軸的目的是為了滿(mǎn)足用戶(hù)在一定的常用轉速范圍內均可以較好的使電主軸工作。另一種比較復雜的類(lèi)型是加工中心用電主軸，通常是橫扭矩、恒功率混合設計，這也是和加工中心類(lèi)電主軸的工作方式分不開(kāi)的，在低速段，通常指1500轉以下，加工中心需要大吃刀量的切削，扭矩輸出要很大，并具備很強的短時(shí)過(guò)載能力，通常要求能達到2.2倍以上。而在高轉速段，需要有足夠的功率實(shí)現恒功率的精銑工作，需要使功率能隨著(zhù)轉速的升高恒定保持。配合能夠在低速段實(shí)現數倍額定扭矩輸出的伺服控制器，加工中心電主軸在低速大扭矩輸出的能力可以更好的得到提高。綜上，關(guān)鍵是看最終用戶(hù)的需求，指標提的過(guò)高會(huì )使電主軸的設計難度和成本增加很高，造成不必要的浪費。

寫(xiě)這篇文章只是將一些最基本的原則告訴電主軸的用戶(hù)和潛在客戶(hù)，以便他們能夠正確的提出要求，找到適合自己的產(chǎn)品，不是說(shuō)所有的電主軸必須按照上面的規定進(jìn)行選型，磨用電主軸也可以有恒功率段設計的，銑削軸也有橫扭矩設計的。最關(guān)鍵的是：只要是適合自己的需要的，就是最好的。

現就高速電主軸的選用原則進(jìn)行大致的介紹，以免不了解電主軸的用戶(hù)遇到不必要的麻煩。

高速電主軸根據應用場(chǎng)合的不同大致可以分為8大類(lèi)：磨削用、銑削用、車(chē)削用、拉碾用、鉆削用、加工中心用、機械式主軸（不含內置電機）皮帶傳動(dòng)主軸、特種旋轉試驗主軸等。一般用戶(hù)常用的有磨削用、銑削用、車(chē)削用、加工中心用、機械主軸（不含內置電機）皮帶傳動(dòng)主軸幾類(lèi)。

在選擇電主軸時(shí)，一定要關(guān)注你的應用場(chǎng)合，不同的應用場(chǎng)合的接口是不同的，另外一定要弄清楚工況的功率要求，以及在此功率下對應的轉速，這一點(diǎn)很關(guān)鍵，因為同樣是1kW，在1000轉和10000轉的要求下電主軸的外形尺寸是相差很多的，對于電主軸設計的難度也是不同的，所以工況一定要準確。另一個(gè)提醒，刀具的接口一定要明確，這也是有原則的，一般情況下BT50的接口轉速只能在8000RPM一下的電主軸中使用，BT40的接口可以在18000RPM下的電主軸中使用，如果要更高的轉速，刀具接口需要選擇相應的HSK等高速刀具接口，數控銑削電主軸上配用的ER彈簧夾頭或者SD彈簧夾頭也是有一定的許用最高轉速的。

第三點(diǎn)：磨用電主軸一般都是橫扭矩設計的電機，電機的最高轉速和功率以及電壓的關(guān)系是等比關(guān)系，電壓和功率隨電主軸轉速的增加線(xiàn)性增加。電流維持基本恒定不變，由于轉矩和電流的關(guān)系是線(xiàn)性關(guān)系，所以稱(chēng)這種制式的電主軸為恒轉矩制電機。磨用電主軸的設計一般兼顧的轉速范圍比較小，通常是最高轉速的80%~100%，同時(shí)還要兼顧砂輪的最高許用線(xiàn)速度，因此一般在使用時(shí)不能既用高速小砂輪又用低速大砂輪，否則會(huì )因為低速功率不夠大而導致大砂輪磨削的效果和效率比較低差，另外由于大砂輪本身的自重，高速電主軸軸承通常為了適應高速旋轉，設計時(shí)軸承以滿(mǎn)足最高轉速要求為主，兼顧一定程度的承載能力，在低速使用大砂輪磨削時(shí)，因軸承本身的承載能力不能滿(mǎn)足其要求會(huì )導致主軸軸承壽命的急劇降低，精度壽命大大縮短。另外磨用電主軸由于轉速分檔比較接近，用戶(hù)完全可以分開(kāi)選擇不同的產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足不同的磨削要求，以更大更好的發(fā)揮電主軸的工作能力和效率潛力。而銑削和加工中心用電主軸在設計上通常有橫扭矩段和恒功率段相配合，以滿(mǎn)足寬速度范圍內的切削需要，低速需要大扭矩重切削，高速需要一定功率的精切削，所以電機制式與磨用電主軸等有較大不同。

另外，磨用電主軸的電機參數制式通常標注S6制工作制，有S6-40%、S6-60%等幾種，這是與磨削的工作特性所分不開(kāi)的，磨削時(shí)一個(gè)工件的磨削拍節通常包括，快速進(jìn)刀、磨削、退刀、修砂輪等幾個(gè)步驟，電機功率的消耗不是恒定的負載，而且在磨用電主軸電機的設計上我們通常要提高其過(guò)載能力，因此，在看磨削電主軸的參數時(shí)會(huì )看到S1和S6兩組參數，S6通常比S1高出較多，一是與電機工作制有關(guān)，一是與電機的過(guò)載能力有關(guān)，標注S6制功率表明電機可以在30s~120s內短時(shí)過(guò)載到該功率制，長(cháng)期使用只能按S1制使用，這一點(diǎn)是與其他電主軸不太相似的地方，一定要注意。其他類(lèi)型的電主軸比如車(chē)削、銑削等，和磨用電主軸不一樣，往往需要在一個(gè)轉速段內實(shí)現恒功率調速，這類(lèi)電主軸用戶(hù)往往覺(jué)得它的功率小，這是錯的，因為它的功率對應的轉速相對較低，根據M=9550P/n1的扭矩計算公式，它能夠輸出的扭矩是相對較高的，這樣設計電主軸的目的是為了滿(mǎn)足用戶(hù)在一定的常用轉速范圍內均可以較好的使電主軸工作。另一種比較復雜的類(lèi)型是加工中心用電主軸，通常是橫扭矩、恒功率混合設計，這也是和加工中心類(lèi)電主軸的工作方式分不開(kāi)的，在低速段，通常指1500轉以下，加工中心需要大吃刀量的切削，扭矩輸出要很大，并具備很強的短時(shí)過(guò)載能力，通常要求能達到2.2倍以上。而在高轉速段，需要有足夠的功率實(shí)現恒功率的精銑工作，需要使功率能隨著(zhù)轉速的升高恒定保持。配合能夠在低速段實(shí)現數倍額定扭矩輸出的伺服控制器，加工中心電主軸在低速大扭矩輸出的能力可以更好的得到提高。綜上，關(guān)鍵是看最終用戶(hù)的需求，指標提的過(guò)高會(huì )使電主軸的設計難度和成本增加很高，造成不必要的浪費。

寫(xiě)這篇文章只是將一些最基本的原則告訴電主軸的用戶(hù)和潛在客戶(hù)，以便他們能夠正確的提出要求，找到適合自己的產(chǎn)品，不是說(shuō)所有的電主軸必須按照上面的規定進(jìn)行選型，磨用電主軸也可以有恒功率段設計的，銑削軸也有橫扭矩設計的。最關(guān)鍵的是：只要是適合自己的需要的，就是最好的。