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电主轴应用现状与发展前景概述

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概述

2022年05月15日发布

本周专题:机床主轴可分为机械主轴和电主轴两大类,电主轴的高速电机置于主轴部件内部,是一种将机床主轴功能与电机功能从结构上融为一体的新型主轴部件。(1)电主轴是一种具有优良性能的新型主轴部件。电主轴由内装式电动机直接驱动,通过控制系统,使主轴获得所需的工作速度和扭矩,因而也被称为内装式电主轴。电主轴省去了皮带、齿轮或联轴器的传动环节,将机床主传动链的长度缩短为零,实现了机床的“零传动”,有效改善了主轴高速情况下的整体性能。电主轴具有结构紧凑、重量轻、噪声低、振动小和转动惯量小等特点,并且便于机床实现模块化设计和制造。滚动轴承电主轴、气浮轴承电主轴和液体滑动轴承电主轴是目前电主轴应用广泛的轴承类型。2021年全球PCB行业电主轴市场规模为32亿美元,20212030年复合增速可达到6.4%。我国机床电主轴渗透率远低于欧美等国家,随着数控机床的渗透以及机械加工要求的提高,我国电主轴市场有望持续增长。(2)电主轴核心结构与部件介绍。电主轴的主要结构包括无外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱动模块和冷却装置等。从组件上来区分,则包括轴芯组件、高速电机、支撑部件、冷却系统、气缸组件、拉刀组件和气封组件。电主轴的电动机均采用交流异步感应电动机,启动电流要超出普通电机额定电流57倍。电主轴轴承主要包括滚珠轴承、滑动轴承、空气轴承和磁悬浮轴承。目前市场上应用最广泛的为滚动体是陶瓷材料的滚珠轴承,这主要是因为陶瓷具有密度小,刚度好,热膨胀系数小等优点。冷却装置是电主轴的核心装置之一,由于电主轴将电机集成于主轴单元中,在运转时会产生大量热量而引起温升,使电主轴的热态特性和动态特性变差,必须使电主轴的温度恒定在一定值内。机床目前一般采取强制循环油冷却的方式对电主轴的定子及主轴轴承进行冷却

风险因素:全球疫情加速扩散;海外复工复产之后需求提振低于预期;国内经济增长乏力

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