【電主軸雜談】電主軸的選型原則

現(xiàn)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遇到不必要的麻煩。

高速電主軸根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同大致可以分為8大類：磨削用、銑削用、車削用、拉碾用、鉆削用、加工中心用、機(jī)械式主軸（不含內(nèi)置電機(jī)）皮帶傳動(dòng)主軸、特種旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)主軸等。一般用戶常用的有磨削用、銑削用、車削用、加工中心用、機(jī)械主軸（不含內(nèi)置電機(jī)）皮帶傳動(dòng)主軸幾類。

在選擇電主軸時(shí)，一定要關(guān)注你的應(yīng)用場(chǎng)合，不同的應(yīng)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(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，這一點(diǎn)很關(guān)鍵，因?yàn)橥瑯邮?/span>1kW，在1000轉(zhuǎn)和10000轉(zhuǎn)的要求下電主軸的外形尺寸是相差很多的，對(duì)于電主軸設(shè)計(jì)的難度也是不同的，所以工況一定要準(zhǔn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速，刀具接口需要選擇相應(yīng)的HSK等高速刀具接口，數(shù)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(zhuǎn)速的。

第三點(diǎn)：磨用電主軸一般都是橫扭矩設(shè)計(jì)的電機(jī)，電機(jī)的最高轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速的增加線性增加。電流維持基本恒定不變，由于轉(zhuǎn)矩和電流的關(guān)系是線性關(guān)系，所以稱這種制式的電主軸為恒轉(zhuǎn)矩制電機(jī)。磨用電主軸的設(shè)計(jì)一般兼顧的轉(zhuǎn)速范圍比較小，通常是最高轉(zhuǎn)速的80%~100%，同時(shí)還要兼顧砂輪的最高許用線速度，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?yàn)榈退俟β什粔虼蠖鴮?dǎo)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(yīng)高速旋轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)軸承以滿足最高轉(zhuǎn)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足其要求會(huì)導(dǎo)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(zhuǎn)速分檔比較接近，用戶完全可以分開選擇不同的產(chǎn)品來(lái)滿足不同的磨削要求，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(shè)計(jì)上通常有橫扭矩段和恒功率段相配合，以滿足寬速度范圍內(nèi)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(jī)制式與磨用電主軸等有較大不同。

另外，磨用電主軸的電機(jī)參數(shù)制式通常標(biāo)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的，磨削時(shí)一個(gè)工件的磨削拍節(jié)通常包括，快速進(jìn)刀、磨削、退刀、修砂輪等幾個(gè)步驟，電機(jī)功率的消耗不是恒定的負(fù)載，而且在磨用電主軸電機(jī)的設(shè)計(jì)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(shù)時(shí)會(huì)看到S1和S6兩組參數(shù)，S6通常比S1高出較多，一是與電機(jī)工作制有關(guān)，一是與電機(jī)的過(guò)載能力有關(guān)，標(biāo)注S6制功率表明電機(jī)可以在30s~120s內(nèi)短時(shí)過(guò)載到該功率制，長(zhǎng)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。其他類型的電主軸比如車削、銑削等，和磨用電主軸不一樣，往往需要在一個(gè)轉(zhuǎn)速段內(nèi)實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)速，這類電主軸用戶往往覺(jué)得它的功率小，這是錯(cuò)的，因?yàn)樗墓β蕦?duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速相對(duì)較低，根據(jù)M=9550P/n1的扭矩計(jì)算公式，它能夠輸出的扭矩是相對(duì)較高的，這樣設(shè)計(jì)電主軸的目的是為了滿足用戶在一定的常用轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均可以較好的使電主軸工作。另一種比較復(fù)雜的類型是加工中心用電主軸，通常是橫扭矩、恒功率混合設(shè)計(jì)，這也是和加工中心類電主軸的工作方式分不開的，在低速段，通常指1500轉(zhuǎn)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(qiáng)的短時(shí)過(guò)載能力，通常要求能達(dá)到2.2倍以上。而在高轉(zhuǎn)速段，需要有足夠的功率實(shí)現(xiàn)恒功率的精銑工作，需要使功率能隨著轉(zhuǎn)速的升高恒定保持。配合能夠在低速段實(shí)現(xiàn)數(shù)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)鍵是看最終用戶的需求，指標(biāo)提的過(guò)高會(huì)使電主軸的設(shè)計(jì)難度和成本增加很高，造成不必要的浪費(fèi)。

寫這篇文章只是將一些最基本的原則告訴電主軸的用戶和潛在客戶，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(guī)定進(jìn)行選型，磨用電主軸也可以有恒功率段設(shè)計(jì)的，銑削軸也有橫扭矩設(shè)計(jì)的。最關(guān)鍵的是：只要是適合自己的需要的，就是最好的。

現(xiàn)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遇到不必要的麻煩。

高速電主軸根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同大致可以分為8大類：磨削用、銑削用、車削用、拉碾用、鉆削用、加工中心用、機(jī)械式主軸（不含內(nèi)置電機(jī)）皮帶傳動(dòng)主軸、特種旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)主軸等。一般用戶常用的有磨削用、銑削用、車削用、加工中心用、機(jī)械主軸（不含內(nèi)置電機(jī)）皮帶傳動(dòng)主軸幾類。

在選擇電主軸時(shí)，一定要關(guān)注你的應(yīng)用場(chǎng)合，不同的應(yīng)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(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，這一點(diǎn)很關(guān)鍵，因?yàn)橥瑯邮?/span>1kW，在1000轉(zhuǎn)和10000轉(zhuǎn)的要求下電主軸的外形尺寸是相差很多的，對(duì)于電主軸設(shè)計(jì)的難度也是不同的，所以工況一定要準(zhǔn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速，刀具接口需要選擇相應(yīng)的HSK等高速刀具接口，數(shù)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(zhuǎn)速的。

第三點(diǎn)：磨用電主軸一般都是橫扭矩設(shè)計(jì)的電機(jī)，電機(jī)的最高轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速的增加線性增加。電流維持基本恒定不變，由于轉(zhuǎn)矩和電流的關(guān)系是線性關(guān)系，所以稱這種制式的電主軸為恒轉(zhuǎn)矩制電機(jī)。磨用電主軸的設(shè)計(jì)一般兼顧的轉(zhuǎn)速范圍比較小，通常是最高轉(zhuǎn)速的80%~100%，同時(shí)還要兼顧砂輪的最高許用線速度，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?yàn)榈退俟β什粔虼蠖鴮?dǎo)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(yīng)高速旋轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)軸承以滿足最高轉(zhuǎn)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足其要求會(huì)導(dǎo)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(zhuǎn)速分檔比較接近，用戶完全可以分開選擇不同的產(chǎn)品來(lái)滿足不同的磨削要求，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(shè)計(jì)上通常有橫扭矩段和恒功率段相配合，以滿足寬速度范圍內(nèi)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(jī)制式與磨用電主軸等有較大不同。

另外，磨用電主軸的電機(jī)參數(shù)制式通常標(biāo)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的，磨削時(shí)一個(gè)工件的磨削拍節(jié)通常包括，快速進(jìn)刀、磨削、退刀、修砂輪等幾個(gè)步驟，電機(jī)功率的消耗不是恒定的負(fù)載，而且在磨用電主軸電機(jī)的設(shè)計(jì)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(shù)時(shí)會(huì)看到S1和S6兩組參數(shù)，S6通常比S1高出較多，一是與電機(jī)工作制有關(guān)，一是與電機(jī)的過(guò)載能力有關(guān)，標(biāo)注S6制功率表明電機(jī)可以在30s~120s內(nèi)短時(shí)過(guò)載到該功率制，長(zhǎng)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。其他類型的電主軸比如車削、銑削等，和磨用電主軸不一樣，往往需要在一個(gè)轉(zhuǎn)速段內(nèi)實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)速，這類電主軸用戶往往覺(jué)得它的功率小，這是錯(cuò)的，因?yàn)樗墓β蕦?duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速相對(duì)較低，根據(jù)M=9550P/n1的扭矩計(jì)算公式，它能夠輸出的扭矩是相對(duì)較高的，這樣設(shè)計(jì)電主軸的目的是為了滿足用戶在一定的常用轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均可以較好的使電主軸工作。另一種比較復(fù)雜的類型是加工中心用電主軸，通常是橫扭矩、恒功率混合設(shè)計(jì)，這也是和加工中心類電主軸的工作方式分不開的，在低速段，通常指1500轉(zhuǎn)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(qiáng)的短時(shí)過(guò)載能力，通常要求能達(dá)到2.2倍以上。而在高轉(zhuǎn)速段，需要有足夠的功率實(shí)現(xiàn)恒功率的精銑工作，需要使功率能隨著轉(zhuǎn)速的升高恒定保持。配合能夠在低速段實(shí)現(xiàn)數(shù)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)鍵是看最終用戶的需求，指標(biāo)提的過(guò)高會(huì)使電主軸的設(shè)計(jì)難度和成本增加很高，造成不必要的浪費(fèi)。

寫這篇文章只是將一些最基本的原則告訴電主軸的用戶和潛在客戶，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(guī)定進(jìn)行選型，磨用電主軸也可以有恒功率段設(shè)計(jì)的，銑削軸也有橫扭矩設(shè)計(jì)的。最關(guān)鍵的是：只要是適合自己的需要的，就是最好的。