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  由调速电动机直接驱动的主传动 （两种类型）系统是由电动机直接驱动主轴，即电动机的转子直接与主轴连接， 大大简化了主轴箱体与主轴的结构， 有效地提高了主轴部件的刚度， 但主轴输出转矩小，电动机发热对主轴的精度影响较大。

图1　电动机与主轴直接连接

1） 电动机通过精密联轴器与主轴连接， 如图1所示。其特点为结构紧凑、 传动效率高，但由于主轴的特性必须完全与电动机输出特性一致， 在使用上受到一定限制。

2） 主轴与电动机转子合二为一， 即电主轴传动， 如图2所示。 从而使主轴部件结构更加紧凑、 重量轻、 惯性小，提高了主轴启动、 停止的响应特性及主轴部件的刚度。

图2　电主轴

a） 实物图展示　b） 电主轴结构

1、 4—主轴前后支承　2—定子　3—转子　5—主轴

这种主轴电动机与机床主轴 “合二为一” 的传动结构形式， 使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来， 可做成“主轴单元”， 俗称 “电主轴”。 目前高速加工机床主轴多采用这种方式。 由于当前电主轴主要采用的是交流高频电动机，故也称为“高频主轴” （High Frequency Spindle）。 由于没有中间传动环节， 有时又称它为 “直接传动主轴”（Direct Drive Spindle）。

电主轴的优点： 具有结构紧凑、 重量轻、 惯性小、 振动小、 噪声低、 响应快等优点， 转速高、 功率大、 简化机床设计、易于实现主轴定位， 是高速主轴单元中的一种理想结构。

电主轴是*近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电动机融为一体的新技术，它与直线电动机技术、 高速刀具技术，将会把高速加工推向一个新时代。 电主轴是一套组件， 它包括电主轴本身及其附件： 电主轴、 高频变频装置、 油雾润滑器、 冷却装置、内置编码器、 换刀装置。

电主轴所融合的技术包括以下几方面。

①高速轴承技术。 电主轴通常采用复合陶瓷轴承， 耐磨耐热， 寿命是传统轴承的几倍； 有时也采用电磁悬浮轴承或静压轴承，内外圈不接触， 理论上寿命无限。

②高速电动机技术。 电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物， 电动机的转子即为主轴的旋转部分，理论上可以把电主轴看作一台高速电动机。 关键技术是高速度下的动平衡。 

③润滑。 电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑； 也可以采用脂润滑， 但相应的速度要打折扣。 所谓定时，就是每隔一定的时间间隔注一次油。 所谓定量， 就是通过一个叫定量阀的器件， **地控制每次润滑油的油量。 而油气润滑，指的是润滑油在压缩空气的携带下， 被吹入陶瓷轴承。 油量控制很重要， 太少， 起不到润滑作用； 太多，在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。

④冷却装置。 为了尽快给高速运行的电主轴散热， 通常对电主轴的外壁通以循环冷却剂， 冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。

⑤内置脉冲编码器。 为了实现自动换刀以及刚性攻螺纹， 电主轴内置一脉冲编码器，以实现准确的相角控制以及与进给的配合。

⑥自动换刀装置。 为了应用于加工中心， 电主轴配备了自动换刀装置， 包括： 碟形弹簧、 拉刀油缸等； 高速刀具的装卡方式： 广为熟悉的BT、 ISO 刀具， 已被实践证明不适合于高速加工。 这种情况下出现了 HSK、 SKI 等高速刀具。

⑦高频变频装置。 要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速，必须用一高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电动机， 变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹。