高速電気主軸、すなわち内蔵型モータの主軸ユニットは、デジタル制御工作機械の重要な構成部分である。スピンドルモータは工作機械のスピンドルユニットの内部に取り付けられ、スピンドルを駆動することにより、モータとスピンドルが一体となるようにする。デジタル制御工作機械の運転効率を高めるためには、高速電気主軸の技術的要点を把握し、その優位性を発揮するとともに、電気主軸技術の継続的な向上を促進する必要がある。

1、高速電気主軸が備える利点

従来のデジタル制御工作機械の主軸運転は、モーターの駆動作用を発揮する過程で、主に中間の変速装置と伝動装置、例えば歯車、ベルトとカップリングなどを駆動し、これが「機械主軸」であり、イメージ的には分離式主軸と直列式主軸とも呼ばれる。このような従来の主軸と比較して、電気主軸は以下の利点を有する。

（1）主軸運転は内部に取り付けられたモータによって駆動され、中間変速装置と伝動装置を経由する必要がなく、その設計構造は簡単でコンパクトで、高精度に運転効率を高めることができる。運転中は、大きな騒音や小さな振動はありません。

（2）電気主軸は交流周波数変換技術を採用し、定格回転速度範囲内で無段変速を実現することができる。工作機械の運転時、どのような運転状況や負荷の変化にも、電気主軸は良好な適応性を持っている。

（3）内装モータの運転時、閉ループベクトルを制御でき、制御指令に基づいて効率的に電力を調整し、駆動装置の運転速度、出力トルクなどを柔軟に制御できる。電気主軸は低速重切削と高トルク、あるいは高速仕上げなどの各種の大電力要求を満たすことができ、電気主軸はよく機能し、準停止を実現することができ、同時にC軸伝動機能を満たすことができる。

（4）電気主軸は高速運転ができ、安定性が良く、動的精度が高く、NC工作機械の切削速度をより速く、加工精度をより高くする。

（5）電気主軸の運行は中間伝動環節を経る必要がなく、安定性がより高く、外部からの衝撃を受けず、主軸の軸受は大きな動荷重を受ける必要がなく、精度寿命を延長した

（6）電気主軸はモータと主軸を一体に形成し、ユニットを形成し、電気主軸をシリーズ化生産でき、一定の規模を形成し、生産をより専門化する。電気主軸はNC工作機械の機能部品として、商品としても市場に進出している。企業はデジタル制御工作機械の本体操作需要に基づいて電気主軸を選択することができ、これは工作機械のモジュール化発展を促進する。

2、高速電気主軸技術の要点

2.1高速電気主軸の高速精密軸受技術

電気主軸システムにおいて、主として動力圧軸受、角接触玉軸受、磁気浮上軸受の3種類を含む主軸軸受技術が重要である。その中で、動圧軸受は静圧軸受と動圧軸受の結合体であり、両者の利点を結合し、良好な高速性能と広い調速範囲を持っている。角接触玉軸受は精密NC工作機械によく用いられ、主軸支持作用を発揮し、高速性能に一定の影響を与える。この現象の主な原因は、ボールが窒化ケイ素材料で作られており、高速作用の下で遠心力とジャイロモーメントが増加し、軸受の高速性能が発揮され、転動体の直径が減少したことである。軸受の製造コストが高く、制御システムが複雑で、軸受運転中の発熱問題を解決しにくいため、特殊な場合にのみ使用される。

2.2高速電気主軸の動平衡技術

高速電気主軸は高運転速度、高精度運転、高加工効率の特徴があるが、これらの特徴はすべて動平衡の基礎の上に構築されている。電気主軸の運転状態は多くの要素の影響を受けることができ、例えば製造要素、主軸の取り付け過程における誤差、あるいは材料の不均一などがあり、運転の不平衡の問題を招くことは避けられない。通常、電気主軸の運転中、[敏感词]運転速度は10000 r/minを超え、さらに60000 ~ 100000 r/minに達することができます。主軸運転時には、不平測定が小さくても、主軸回転の精度に影響し、軸受支持システムの運転安定性にも影響する可能性があります。そのため、高速電気主軸の動平衡精度を厳しく要求する必要がある。

主軸の平衡性を高めるために、電気主軸の設計には対称構造を採用する必要があり、加工組立時に精度を高める必要がある。主軸が工場から回収されると、主軸の平衡性を改善するために初期動平衡を調整しますが、主軸工具にはまだわずかな非対称問題があり、さらに工具の摩耗や切粉の粘刃の問題もあり、従来の動平衡は破られます。作業条件が複雑であるため、主軸工具システムは、切削力の励起、遠心力、熱変形などの干渉を受け、主軸システムを破壊し、安定した運転状態を維持できなくなる。電気主軸を高速運転状態にし、NC工作機械の効率的な運転と持続的な安定を保障するためには、オンライン運転と自動運転の動平衡システムを設計し、実際の応用ニーズに応じて絶えず改善し、その価値を発揮する必要がある。

2.3高速電気主軸潤滑技術

高速電気主軸を潤滑し、主に潤滑主軸軸受である。そのため、軸受の温度上昇を制御するために科学的に有効な潤滑システムを採用する必要があり、それによって工作機械プロセスシステムの精度と安定性を保障した。高速電気主軸の潤滑方式を選択する際には、軸受が属するタイプ、運転速度、負荷などが必要であり、必要に応じて油脂潤滑方式、オイルミスト潤滑方式、噴射潤滑方式などを選択することができる。

2.4高速電気主軸冷却技術

電動機の固定子は電気主軸ケーシング内に取り付けられ、電気主軸は閉鎖設計を実施し、それが高速運転状態にあるとき、放熱条件が不足するため、ケーシングが過熱する問題が発生する。電気主軸の内部には2つの熱源がある：1つ目の熱源はモーターが運転中に損失によって熱を発生することである、2つ目の熱源は、軸受運転中の摩擦による熱である。モータの運転中に熱が発生する場合、主な放熱機能は主軸ケーシングであり、一部の熱が主軸を通じて軸受に伝達され、軸受温度が急速に上昇し、その使用寿命は必ず影響を受け、主軸の製造精度は熱伸長の影響を受け、主軸システムの運転の安定性と信頼性は保障できない。電気主軸冷却の方法は固定子とハウジングが接続されている位置に循環冷却水ジャケットを取り付け、軸受を潤滑して発熱量を減少させ、合理的な潤滑は潤滑の役割を果たすだけでなく、冷却の役割も果たすことができる。

2.5高速電気主軸の主軸モータ技術

電気主軸に使用されるモータの多くは交流非同期誘導モータである。[敏感词]磁石モータの使用性能の向上により、交流[敏感词]磁石同期モータは広範な応用を得て、利点は電気主軸ロータが発熱しなくなり、電気主軸は熱変形を生じなくなり、ロータは損失がなく、電気主軸の運行効率を高め、回転慣性量を減少し、起動と準停止速度を加速する。電気主軸を低速で運転すると、良好な性能を維持することができる。

2.6高速電気主軸の精密な加工と組立技術

電気主軸は高速運転時に、その剛性と回転精度を保障するために、重要な部品に精密加工を行い、さらに超精密加工を行い、主軸部品の組み立て時の精密度を高める必要がある。主軸ユニットでは、ハウジングの加工、軸受ホルダの加工などを含めてすべてのワークを精密に加工する必要があり、軸受スペーサは主軸に従って高速に回転し、これも加工精度が高いことが要求されている。また、高速電気主軸上で工具を加工する組立過程において、先進的な技術を採用し、組立精度は要求を満たすべきである。

2.7高速電気主軸の温度保護技術

高速NCフライス盤を設計するには、冷却システムを起動して主軸を冷却する必要があります。主軸の内部には、前軸受、中軸受、後軸受の3つの軸受があります。スピンドルには異なる速度とパワーがあります。温度センサーが軸受の近くに取り付けられていれば、スピンドル軸受の温度をリアルタイムで監視することができます。信号を収集する場合、温度センサはプログラマブル論理コントローラ入力モジュールとして機能する必要があります。異なるタイプのセンサーは信号を4 ~ 20 mAに分ける。工作機械の制御プログラムを設計する際には、センサー信号に基づいて温度を計算し、校正する必要がある。軸受温度保護を実施する際には、プログラムに敷居制限値を設定して軸受を保護する必要もあります。

3、結論

以上の研究を通じて、機械製品の製造過程において、高速加工技術を応用することは多くの難題を解決することができ、加工精度が高く、品質が保障されていることが明らかになった。そのため、この技術は製造業で広く応用され、主流技術となっている。現在、高速電気主軸技術の発展は迅速で、各業界はすべて自分の需要に基づいてこの技術に対して深い研究を行って、技術の応用効率を高めると同時に、その省エネと環境保護の特徴を発揮して、知能化の発展を実現しなければならない。