電主軸
電主軸是最近幾年在數控工具機領域出現的將工具機主軸與主軸電機融為一體的新技術。高速數控工具機主傳動系統取消了帶輪傳動和齒輪傳動。工具機主軸由內裝式電動機直接驅動，從而把工具機主傳動鏈的長度縮短為零，實現了工具機的“零傳動”。這種主軸電動機與工具機主軸“合二為一”的傳動結構形式，使主軸部件從工具機的傳動系統和整體結構中相對獨立出來，因此可做成“主軸單元”，俗稱“電主軸”(ElectricSpindle,MotorSpindle)。
概述
電主軸是在數控工具機領域出現的將工具機主軸與主軸電機融為一體的新技術，它與直線電機技術、高速刀具技術一起，把高速加工推向一個新時代。電主軸是一套組件，它包括電主軸本身及其附屬檔案：電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置、內置編碼器、換刀裝置等。電動機的轉子直接作為工具機的主軸，主軸單元的殼體就是電動機機座，並且配合其他零部件，實現電動機與工具機主軸的一體化。
BT50加工中心主軸 目前，隨著電氣傳動技術（變頻調速技術、電動機矢量控制技術等）的迅速發展和日趨完善，高速數控工具機主傳動系統的機械結構已得到極大的簡化，基本上取消了帶輪傳動和齒輪傳動。工具機主軸由內裝式電動機直接驅動，從而把工具機主傳動鏈的長度縮短為零，實現了工具機的“零傳動”。這種主軸電動機與工具機主軸“合二為一”的傳動結構形式，使主軸部件從工具機的傳動系統和整體結構中相對獨立出來，因此可做成“主軸單元”，俗稱“電主軸”(ElectricSpindle,MotorSpindle)。由於當前電主軸主要採用的是交流高頻電動機，故也稱為“高頻主軸”（HighFrequencySpindle)。由於沒有中間傳動環節，有時又稱它為“直接傳動主軸”（DirectDriveSpindle)。
數控工具機發展趨勢
1高速化隨著汽車、國防、航空、航天等工業的高速發展以及鋁合金等新材料的套用，對數控工具機加工的高速化要求越來越高。
（1）主軸轉速：工具機採用電主軸（內裝式主軸電機），主軸最高轉速達200000r/min；
（2）進給率：在解析度為0.01μm時，最大進給率達到240m/min且可獲得複雜型面的精確加工；
（3）運算速度：微處理器的迅速發展為數控系統向高速、高精度方向發展提供了保障，開發出CPU已發展到32位以及64位的數控系統，頻率提高到幾百兆赫、上千兆赫。由於運算速度的極大提高，使得當解析度為0.1μm、0.01μm時仍能獲得高達24～240m/min的進給速度；
（4）換刀速度：目前國外先進加工中心的刀具交換時間普遍已在1s左右，高的已達0.5s。德國Chiron公司將刀庫設計成籃子樣式，以主軸為軸心，刀具在圓周布置，其刀到刀的換刀時間僅0.9s。2高精度化
數控工具機精度的要求現在已經不局限於靜態的幾何精度，工具機的運動精度、熱變形以及對振動的監測和補償越來越獲得重視。
（1）提高CNC系統控制精度：採用高速插補技術，以微小程式段實現連續進給，使CNC控制單位精細化，並採用高解析度位置檢測裝置，提高位置檢測精度（日本已開發裝有106脈衝/轉的內藏位置檢測器的交流伺服電機，其位置檢測精度可達到0.01μm/脈衝），位置伺服系統採用前饋控制與非線性控制等方法；
（2）採用誤差補償技術：採用反向間隙補償、絲桿螺距誤差補償和刀具誤差補償等技術，對設備的熱變形誤差和空間誤差進行綜合補償。研究結果表明，綜合誤差補償技術的套用可將加工誤差減少60%～80%；
（3）採用格線解碼器檢查和提高加工中心的運動軌跡精度，並通過仿真預測工具機的加工精度，以保證工具機的定位精度和重複定位精度，使其性能長期穩定，能夠在不同運行條件下完成多種加工任務，並保證零件的加工質量。
3功能複合化
複合工具機的含義是指在一台工具機上實現或儘可能完成從毛坯至成品的多種要素加工。根據其結構特點可分為工藝複合型和工序複合型兩類。工藝複合型工具機如鏜銑鑽複合——加工中心、車銑複合——車削中心、銑鏜鑽車複合——複合加工中心等；工序複合型工具機如多面多軸聯動加工的複合工具機和雙主軸車削中心等。採用複合工具機進行加工，減少了工件裝卸、更換和調整刀具的輔助時間以及中間過程中產生的誤差，提高了零件加工精度，縮短了產品製造周期，提高了生產效率和製造商的市場反應能力，相對於傳統的
工序分散的生產方法具有明顯的優勢。
加工過程的複合化也導致了工具機向模組化、多軸化發展。德國Index公司最新推出的車削加工中心是模組化結構，該加工中心能夠完成車削、銑削、鑽削、滾齒、磨削、雷射熱處理等多種工序，可完成複雜零件的全部加工。隨著現代機械加工要求的不斷提高，大量的多軸聯動數控工具機越來越受到各大企業的歡迎。
在2005年中國國際工具機展覽會（CIMT2005）上，國內外製造商展出了形式各異的多軸加工工具機（包括雙主軸、雙刀架、9軸控制等）以及可實現4～5軸聯動的五軸高速門式加工中心、五軸聯動高速銑削中心等。
4控制智慧型化
隨著人工智慧技術的發展，為了滿足製造業生產柔性化、製造自動化的發展需求，數控工具機的智慧型化程度在不斷提高。具體體現在以下幾個方面：
（1）加工過程自適應控制技術：通過監測加工過程中的切削力、主軸和進給電機的功率、電流、電壓等信息，利用傳統的或現代的算法進行識別，以辯識出刀具的受力、磨損、破損狀態及工具機加工的穩定性狀態，並根據這些狀態實時調整加工參數（主軸轉速、進給速度）和加工指令，使設備處於最佳運行狀態，以提高加工精度、降低加工表面粗糙度並提高設備
（3）數控標準的建立：國際上正在研究和制定一種新的CNC系統標準ISO14649（STEP-NC），以提供一種不依賴於具體系統的中性機制，能夠描述產品整個生命周期內的統一數據模型，從而實現整個製造過程乃至各個工業領域產品信息的標準化。標準化的程式語言，既方便用戶使用，又降低了和操作效率直接有關的勞動消耗。
6驅動並聯化
並聯運動工具機克服了傳統工具機串在線上構移動部件質量大、系統剛度低、刀具只能沿固定導軌進給、作業自由度偏低、設備加工靈活性和機動性不夠等固有缺陷，在工具機主軸（一般為動平台）與機座（一般為靜平台）之間採用多桿並聯聯接機構驅動，通過控制桿系中桿的長度使桿系支撐的平台獲得相應自由度的運動，可實現多坐標聯動數控加工、裝配和測量多種功能，更能滿足複雜特種零件的加工，具有現代機器人的模組化程度高、重量輕和速度快等優點。
並在線上床作為一種新型的加工設備，已成為當前工具機技術的一個重要研究方向，受到了國際工具機行業的高度重視，被認為是“自發明數控技術以來在工具機行業中最有意義的進步”和“21世紀新一代數控加工設備”。
7極端化(大型化和微型化)
國防、航空、航天事業的發展和能源等基礎產業裝備的大型化需要大型且性能良好的數控工具機的支撐。而超精密加工技術和微納米技術是21世紀的戰略技術，需發展能適應微小型尺寸和微納米加工精度的新型製造工藝和裝備，所以微型工具機包括微切削加工(車、銑、磨)工具機、微電加工工具機、微雷射加工工具機和微型壓力機等的需求量正在逐漸增大。
8信息互動網路化
對於面臨激烈競爭的企業來說，使數控工具機具有雙向、高速的聯網通訊功能，以保證信息流在車間各個部門間暢通無阻是非常重要的。既可以實現網路資源共享，又能實現數控工具機的遠程監視、控制、培訓、教學、管理，還可實現數控裝備的數位化服務(數控工具機故障的遠程診斷、維護等)。例如，日本Mazak公司推出新一代的加工中心配備了一個稱為信息塔(e-Tower)的外部設備，包括計算機、手機、機外和機內攝像頭等，能夠實現語音、圖形、視像和文本的通信故障報警顯示、線上幫助排除故障等功能，是獨立的、自主管理的製造單元。
9新型功能部件
為了提高數控工具機各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的套用成為必然。具有代表性的新型功能部件包括：
高頻電主軸：高頻電主軸是高頻電動機與主軸部件的集成，具有體積小、轉速高、可無級調速等一系列優點，在各種新型數控工具機中已經獲得廣泛的套用；
直線電動機：近年來，直線電動機的套用日益廣泛，雖然其價格高於傳統的伺服系統，但由於負載變化擾動、熱變形補償、隔磁和防護等關鍵技術的套用，機械傳動結構得到簡化，工具機的動態性能有了提高。如：西門子公司生產的1FN1系列三相交流永磁式同步直線電動機已開始廣泛套用於高速銑床、加工中心、磨床、並在線上床以及動態性能和運動精度要求高的工具機等；德國EX-CELL-O公司的XHC臥式加工中心三向驅動均採用兩個直線電動機；電滾珠絲桿：電滾珠絲桿是伺服電動機與滾珠絲桿的集成，可以大大簡化數控工具機的結構，具有傳動環節少、結構緊湊等一系列優點。
10高可靠性
數控工具機與傳統工具機相比，增加了數控系統和相應的監控裝置等，套用了大量的電氣、液壓和機電裝置，易於導致出現失效的機率增大；工業電網電壓的波動和干擾對數控工具機的可靠性極為不利，而數控工具機加工的零件型面較為複雜，加工周期長，要求平均無故障時間在2萬小時以上。為了保證數控工具機有高的可靠性，就要精心設計系統、嚴格製造和明確可靠性目標以及通過維修分析故障模式並找出薄弱環節。國外數控系統平均無故障時間在7～10萬小時以上，國產數控系統平均無故障時間僅為10000小時左右，國外整機平均無故障工作時間達800小時以上，而國內最高只有300小時。
11加工過程綠色化
隨著日趨嚴格的環境與資源約束，製造加工的綠色化越來越重要，而中國的資源、環境問題尤為突出。因此，近年來不用或少用冷卻液、實現乾切削、半乾切削節能環保的工具機不斷出現，並在不斷發展當中。在21世紀，綠色製造的大趨勢將使各種節能環保工具機加速發展，占領更多的世界市場。
12多媒體技術的套用
多媒體技術集計算機、聲像和通信技術於一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力，因此也對用戶界面提出了圖形化的要求。合理的人性化的用戶界面極大地方便了非專業用戶的使用，人們可以通過視窗和選單進行操作，便於藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態圖形顯示、圖形模擬、圖形動態跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現。除此以外，在數控技術領域套用多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智慧型化，套用於實時監控系統和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監測等，因此有著重大的套用價值。
提高主軸性能的步驟
主軸是工具機的心臟，要獲得最佳性能，必須小心處理及正確維護它。可以選擇專業的主軸維修公司 提供主軸維修服務。
以下列出了15個容易進行的檢查項，您可以用之來提高主軸的性能並減少主軸維修及改造成本。
1. 如果主軸將存放在存儲區內，請每3個月一次旋轉芯軸幾圈，以循環潤滑脂並潤滑內部組件。在乾燥的區域記憶體儲主軸，遠離搬運區域以避免損壞。用防塵布覆蓋主軸並在未噴漆的金屬表面噴灑合格的防鏽劑。
2. 在搬運及安裝期間切勿撞擊或站在鼻端或帶輪端。
3. 檢查主軸安裝表面是否平整並除去所有灰塵。
4. 在與主軸連線之前更換過濾器、清洗潤滑油和空氣吹掃管路。
5. 檢查外殼O形圈是否有扭曲及破裂。
6. 檢查潤滑油供應是否乾淨並糾正壓縮空氣工作壓力。
7. 檢查空氣吹掃工作壓力及氣流。
8. 在皮帶驅動主軸上檢查皮帶張力、磨損及保護裝置。切勿過度張緊皮帶！
9. 檢查主軸旋轉方向、朝向及速度。
10. 清潔主軸錐孔和導桿。切勿將冷刀具插入熱主軸。
11. 使用平衡式刀具和刀具組件。
12. 檢查刀具夾緊壓力。
13. 切勿將壓縮空氣或冷卻劑吹入主軸座或吹向主軸端面。
14. 如果您的主軸需要維修，請運送所有主軸組件包括帶輪及鍵，從而能夠檢查它們是否平衡。
15. 在將主軸運送到修理廠之前清潔主軸的外部。
