一、主軸功能部件

電主軸是數控機床三大高新技術之一（高速電主軸、數控系統、進給傳動）。隨著數控技術及切削刀具的快速發展，越來越多的機械裝備都在向高速、高精、高效、高智能化發展，電主軸已成為最適宜高性能數控機床的核心功能部件之一，在部分領域用電主軸取代傳統機械主軸是機床工業發展的大趨勢。

主軸是機床上帶動刀具或工件旋轉，產生切削運動的運動軸。按照主軸的驅動方式，機床主軸可分為機械主軸和電主軸兩大類。機械主軸通過主軸電機與中間的傳動裝置（變速齒輪、皮帶或聯軸器）帶動主軸旋轉進行工作，其輸出扭矩和功率大，但轉速、精度和平穩性相對較差。電主軸是將機床主軸功能與電機功能從結構上融為一體的新型主軸部件，即將高速電機置于主軸部件內部，通過控制系統，使主軸獲得所需的工作速度和扭矩，因而也被稱為內裝式電主軸；它省去了皮帶、齒輪或聯軸器的傳動環節，實現了機床主軸系統的“零傳動”，是數控機床傳動系統的重大變革；它克服了傳統機械主軸在高速下打滑、振動和噪聲大、慣量大等缺點，有效改善了主軸高速情況下的整體性能，具有機械主軸不可替代的優越性：

第一，由于電主軸由內裝式電機直接驅動，省去了中間變速和傳動裝置，具有結構緊湊、重量輕、噪聲低、振動小和轉動慣量小等特點，可實現很高的速度、加速度及定角度的快速啟停，且動態精度和穩定性更好，可滿足數控機床進行高速切削和精密加工的需要；由于沒有中間傳動環節的外力作用，電主軸工作時運行更加平穩，主軸軸承所承受的動負荷較小，延長了其精度壽命；利用交流變頻和矢量控制技術，電主軸可在額定轉速范圍內實現無極變速，以適應機床工作時各種工況和負載變化的需要。

第二，電主軸的電機內藏式結構使其從機床的傳動系統和整體結構中相對獨立出來，形成一個功能相對完整的“主軸單元”，從而促進了機床結構的模塊化。電主軸廠商根據機床的用途、結構、性能參數等特征形成標準化、系列化的產品，供機床制造商選用，改變了傳統機床廠商“大而全”的生產模式，縮短了機床的研發和生產周期，更加適應快速多變的市場環境。此外，標準化、系列化的電主軸產品易于形成專業化、規模化的生產能力，從而促進制造成本的降低。

第三，某些高檔數控機床，如并聯運動機床、五面體加工中心、小孔和微孔加工機床等，由于加工工藝和加工對象的特殊性，其對主軸的轉速、精度以及機床的結構都有特殊要求。電主軸憑借一體化的結構設計和高轉速、高精度的優異性能，有效地實現了某些高檔數控機床的特殊要求。

電主軸與機械主軸的特點

二、電主軸的分類

電主軸按采用的軸承類型可分為滾動軸承、氣浮軸承、液體滑動軸承和磁懸浮軸承等支承的電主軸，其中滾動軸承、氣浮軸承、液體滑動軸承是目前電主軸應用最廣泛的軸承類型。 電主軸按電機的類型可分為異步型電主軸和永磁同步型電主軸。

根據行業標準《電主軸第1部分：術語與分類》（JB/T 10801.1-2014），按照用途分類，電主軸主要分為加工中心用電主軸、數控車床用電主軸、磨削用電主軸、鉆削用電主軸、雕銑用電主軸和特殊用電主軸六類。

國外電主軸最早用于內圓磨床。20 世紀 80 年代，隨著數控機床和高速切削技術的發展，電主軸技術開始逐漸應用于數控銑床、加工中心等高檔數控機床。國內對電主軸技術的研究始于 20 世紀 60 年代，主要用于零件內表面磨削，這種電主軸的功率小、剛度低；到 80 年代，研制出系列高剛度、高速電主軸，廣泛應用于內圓磨床和機械零件制造等領域；90 年代以后由磨削電主軸轉向銑削電主軸，不僅能加工各種形體復雜的模具，而且開發了用于木工機械用的風冷式高速銑用電主軸，推動了高速電主軸在銑削加工中的應用。