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摘 要：随着电气传动技术的迅速发展和日趋完善，数控机床的主传动系统结构不断优化，逐渐替代了传统的带轮和齿轮传动。将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，使传动的效率大大提高。电主轴的运用极大地促进了数控击穿技术的发展，在实践中也发挥着十分重要的应用价值。电主轴的成本比较高，所以在日常的使用过程中要遵循严格的技术规范，定期给予维护，这样才能保障电主轴的正常运行。
关键词：电主轴;使用;维护;技术规范
中图分类号：TH133.3 文献标识码：A
0 引言
电主轴是最近几年随着数控机床技术发展而产生的，其最关键的技术是将机床主轴与主轴电机融为一体，以此来实现机床主軸由内装式电动机直接驱动，这样传动的效率和效果大大提升。从整个数控机床的构成来看，电主轴部分是相对独立的，也被称为一个相对独立的主轴单元，但是从一般来看，电主轴的成本比较高，所以在日常的使用维护过程中要遵循严格的技术规范，故本文从电主轴的日常使用、定期维护、故障诊断三方面论述了技术关键点[1]。
1 研究理论框架
1.1 概述及性能技术参数
1.1.1 概述
电主轴是由一套组件构成的，最主要的包括外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱动模块和冷却装置等，各个部分都有自己的功能。电机的转子与主轴是一体的，采用压配的方法制作而成，主轴的前后都有相应的轴承支撑。电机的定子通过冷却套安装于主轴单元的壳体中。驱动模块主要用来实现主轴的变速，冷却装置控制主轴单元内的升温。还有一些其他的诸如测速以及安装相应刀具的结构。
电主轴的出现是伴随着许多高新技术的出现而产生的，最主要的是高速轴承技术和高速电机技术。这些高新技术的运用直接导致电主轴技术具有传统传动技术不可比拟的优越性。电主轴的结构紧凑，省却了不少无用的设备，重量轻，传动过程直接惯性小而且噪音低。最明显的是传输的效果和效率大大提升，主轴的定位比较容易，而且内部采用高速轴承技术，所以寿命比较长。
1.1.2 性能技术参数
按照现阶段电主轴的维修使用状况和有关电主轴技术的要求准则，明确下列主要技术参数：电主轴的动平衡状态、机械振动状态、轴承包络、主轴的停当状态、主轴拉刀力、EM值等。电主轴的动平衡状态即为电机主轴在高速运转情况下的动平衡状态，如果电主轴的动平衡效果不佳，则会导致主轴的机械部件产生振动现象，继而对轴承造成损伤，使主轴热量过大，对加工精度以及表面加工质量产生严重影响。
电机的主轴机械振动状态，指的是对主轴整体机械状态实现评估的过程，其中包含径向和轴向振动。电机主轴如果振动状态差，则会使轴承磨损严重，令主轴严重发热，进而导致加工精度下降，表面加工质量降低。主轴的轴承包络状态指的是对轴承状态评价的指标。利用低频率、中频率以及高频率的信号对轴承进行检测以测定其磨损或是损害程度及损害位置[2]。检测出现低频率信号则表示轴承的外圈出现磨损状况，中频率信号则表示轴承的滚道面出现磨损状况，高频率信号则表示单个滚珠出现磨损状况。主轴起停状态是指主轴的状态，是判定主轴的振动状态的指标，是测定主轴从0开始直到既定速到再到0时整个过程主轴的运动状态，检测出在某个特定速度下或者转速范围内的共振峰值，方便在正常加工状态下规避上述所指的特定速度和转速范围，以此保护电机主轴进而保证加工精度和加工质量。
1.2 电主轴的日常使用、维护及常见故障诊断
1.2.1 电主轴的日常使用
首先是连接冷却水管，用螺母或箍喉固定。
其次是连接好电源线，电源插头有四个，要根据具体的要求，一个接地其他三个接电源线。电压随着转速的变化而变化，但是不能随意提高转速。
启动前的测试，先点动开启电主轴，确认旋向从主轴轴端方向看为逆时针方向后在全面开启设备。使用过程中严防对电主轴进行冲击和撞击，及时查看冷却的状况以及设备运转的声音，通过这些来判断电主轴的运转是否正常。如果出现异常要停止设备的运转进行观察。停止电主轴运转时要遵循一定的顺序，先关闭电主轴电源，然后再关闭冷却水、润滑油。严格遵守操作的流程和规范，按拉碾工艺规范操作，防止出现超额运转。
在使用的过程中注意撞车、闷车现象。在整个电主轴的工作过程中操作人员要谨慎观察，不能擅离岗位。注意电主轴的冷却。电主轴一般采用循环恒温水冷却，所以要注意冷却水的流量，防止断流或流量减少的情形。冷却水要采用过滤过的水，这样才能保证水流的顺畅性。如果这个环节出现问题则有可能导致电主轴的寿命缩短。注重轴承的保护，轴承是电主轴的关键部位，一旦出现问题将会导致整个设备的运转异常。严防水、磨灰杂物等进入轴承。水的进入会导致轴承的锈蚀，磨灰杂物的进入会导致轴承油膜遭到破坏。轴承作为一种机密设备，一旦保护不力就会导致设备的使用寿命降低。最后是电主轴的润滑。电主轴一般采用油气润滑，每次使用开启之前要先预注油润滑90次，周期为2分钟一次[3]。
1.2.2 电主轴的定期维护
电主轴的轴向跳动一般要求为0.002 mm（2 μm），每年检测2次。（见图1）
电主轴内锥孔的径向跳动一般要求为0.002 mm（2 μm），每年检测2次。
电主轴芯棒远端（250 mm）径向跳动一般要求为：0.012 mm（12 μm），每年检测2次。
蝶形弹簧的涨紧力要求为：16 kN～27 kN（以HSK63为例）每年检测2次。（见图2）
拉刀杆松刀时伸出的距离为：10.5 mm±0.1 mm（以HSK63为例）每年检测4次。
部分机电设备的主轴需要保持高速旋转，对主轴及相关零部件的加工精度、旋转精度和安装精度有较高的要求。如果针对主轴的安装和维修不到位，不仅会影响设备运行效果，还会降低主轴乃至整个设备的使用寿命。在日常使用管理过程中，要定期拆卸主轴零部件，对相关零部件进行清理，尤其要清理内部的灰尘、杂质。重点检查轴承磨损情况，如果有超过限度的损坏情况，要选择与之匹配的零部件进行更换。清理维护完成之后，对主轴各零部件进行安装，准确装入垫圈，保证轴承安装到位，操作其转动，再用千分表测量轴承、主轴的端面和外圈，保证径向跳动、端面跳动幅度低于5 μm[4]。通过这种规范的精细化检修维护工作，可以让机电设备主轴各部件拥有更高的装配精度，处于更优的配合状态。这是降低轴承磨损变形，避免零部件故障的关键，有利于延长主轴及整个设备的使用寿命。
1.2.3 常见的故障诊断
主轴发热导致的原因主要包括主轴轴承预紧力过大、主轴轴承研伤或损坏、主轴润滑油脏或有杂质、主轴轴承润滑油脂耗尽或润滑油脂过多等原因。出现发热的情况要进行详细的检查，确定出现发热的原因，及时排除故障。
主轴强力切削时停转，导致这个问题主要有以下几个原因：主轴电动机与主轴连接的传动带过松;主轴电动机与主轴连接的传动带表面有油造成主轴传动时传动带打滑;主轴电动机与主轴连接的传动带使用过久而失效;主轴传动机构中的离合器、联轴器连接、调整过松或磨损。操作人员要对此进行排查，发现导致问题的原因排除故障。
噪声过大，主要原因是主轴部件动平衡不良、主轴传动齿轮磨损、主轴支承轴承拉毛或损坏、主轴传动带松弛或磨损。操作人员要进行详细的分析。
2 结语
总之，电主轴作为近几年兴起的一种技术，在数控机床领域发挥着越来越重要的作用。但是作为一种精密仪器，其运行的过程要求十分严格，必须按照科学的技术规范来进行使用和维护，出现异常及时查找原因，第一时间排除故障，这样才能保障电主轴的正常寿命和工作效果。
参考文献：
[1]陈小安，陈文曲，康辉民，等.偏心电主轴动力学分析[J].重庆大学学报，2012，35（03）：26-32.
[2]康辉民，陈小安，陈文曲，等.高速电主轴轴承热分析与实验研究[J].机械强度，2011，33（06）：797-802.
[3]康辉民，陈小安，陈文曲，等.U/f控制下高速电主轴的低频电压补偿与负载特性分析[J].机械工程学报，2011，47（09）：132-138.
[4]康辉民，陈小安，陈文曲，等.耦合电压对高速电主轴动态性能的影响[J].机械工程学报，2011，47（07）：148-156.
关键词：电主轴;使用;维护;技术规范
中图分类号：TH133.3 文献标识码：A
0 引言
电主轴是最近几年随着数控机床技术发展而产生的，其最关键的技术是将机床主轴与主轴电机融为一体，以此来实现机床主軸由内装式电动机直接驱动，这样传动的效率和效果大大提升。从整个数控机床的构成来看，电主轴部分是相对独立的，也被称为一个相对独立的主轴单元，但是从一般来看，电主轴的成本比较高，所以在日常的使用维护过程中要遵循严格的技术规范，故本文从电主轴的日常使用、定期维护、故障诊断三方面论述了技术关键点[1]。
1 研究理论框架
1.1 概述及性能技术参数
1.1.1 概述
电主轴是由一套组件构成的，最主要的包括外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱动模块和冷却装置等，各个部分都有自己的功能。电机的转子与主轴是一体的，采用压配的方法制作而成，主轴的前后都有相应的轴承支撑。电机的定子通过冷却套安装于主轴单元的壳体中。驱动模块主要用来实现主轴的变速，冷却装置控制主轴单元内的升温。还有一些其他的诸如测速以及安装相应刀具的结构。
电主轴的出现是伴随着许多高新技术的出现而产生的，最主要的是高速轴承技术和高速电机技术。这些高新技术的运用直接导致电主轴技术具有传统传动技术不可比拟的优越性。电主轴的结构紧凑，省却了不少无用的设备，重量轻，传动过程直接惯性小而且噪音低。最明显的是传输的效果和效率大大提升，主轴的定位比较容易，而且内部采用高速轴承技术，所以寿命比较长。
1.1.2 性能技术参数
按照现阶段电主轴的维修使用状况和有关电主轴技术的要求准则，明确下列主要技术参数：电主轴的动平衡状态、机械振动状态、轴承包络、主轴的停当状态、主轴拉刀力、EM值等。电主轴的动平衡状态即为电机主轴在高速运转情况下的动平衡状态，如果电主轴的动平衡效果不佳，则会导致主轴的机械部件产生振动现象，继而对轴承造成损伤，使主轴热量过大，对加工精度以及表面加工质量产生严重影响。
电机的主轴机械振动状态，指的是对主轴整体机械状态实现评估的过程，其中包含径向和轴向振动。电机主轴如果振动状态差，则会使轴承磨损严重，令主轴严重发热，进而导致加工精度下降，表面加工质量降低。主轴的轴承包络状态指的是对轴承状态评价的指标。利用低频率、中频率以及高频率的信号对轴承进行检测以测定其磨损或是损害程度及损害位置[2]。检测出现低频率信号则表示轴承的外圈出现磨损状况，中频率信号则表示轴承的滚道面出现磨损状况，高频率信号则表示单个滚珠出现磨损状况。主轴起停状态是指主轴的状态，是判定主轴的振动状态的指标，是测定主轴从0开始直到既定速到再到0时整个过程主轴的运动状态，检测出在某个特定速度下或者转速范围内的共振峰值，方便在正常加工状态下规避上述所指的特定速度和转速范围，以此保护电机主轴进而保证加工精度和加工质量。
1.2 电主轴的日常使用、维护及常见故障诊断
1.2.1 电主轴的日常使用
首先是连接冷却水管，用螺母或箍喉固定。
其次是连接好电源线，电源插头有四个，要根据具体的要求，一个接地其他三个接电源线。电压随着转速的变化而变化，但是不能随意提高转速。
启动前的测试，先点动开启电主轴，确认旋向从主轴轴端方向看为逆时针方向后在全面开启设备。使用过程中严防对电主轴进行冲击和撞击，及时查看冷却的状况以及设备运转的声音，通过这些来判断电主轴的运转是否正常。如果出现异常要停止设备的运转进行观察。停止电主轴运转时要遵循一定的顺序，先关闭电主轴电源，然后再关闭冷却水、润滑油。严格遵守操作的流程和规范，按拉碾工艺规范操作，防止出现超额运转。
在使用的过程中注意撞车、闷车现象。在整个电主轴的工作过程中操作人员要谨慎观察，不能擅离岗位。注意电主轴的冷却。电主轴一般采用循环恒温水冷却，所以要注意冷却水的流量，防止断流或流量减少的情形。冷却水要采用过滤过的水，这样才能保证水流的顺畅性。如果这个环节出现问题则有可能导致电主轴的寿命缩短。注重轴承的保护，轴承是电主轴的关键部位，一旦出现问题将会导致整个设备的运转异常。严防水、磨灰杂物等进入轴承。水的进入会导致轴承的锈蚀，磨灰杂物的进入会导致轴承油膜遭到破坏。轴承作为一种机密设备，一旦保护不力就会导致设备的使用寿命降低。最后是电主轴的润滑。电主轴一般采用油气润滑，每次使用开启之前要先预注油润滑90次，周期为2分钟一次[3]。
1.2.2 电主轴的定期维护
电主轴的轴向跳动一般要求为0.002 mm（2 μm），每年检测2次。（见图1）
电主轴内锥孔的径向跳动一般要求为0.002 mm（2 μm），每年检测2次。
电主轴芯棒远端（250 mm）径向跳动一般要求为：0.012 mm（12 μm），每年检测2次。
蝶形弹簧的涨紧力要求为：16 kN～27 kN（以HSK63为例）每年检测2次。（见图2）
拉刀杆松刀时伸出的距离为：10.5 mm±0.1 mm（以HSK63为例）每年检测4次。
部分机电设备的主轴需要保持高速旋转，对主轴及相关零部件的加工精度、旋转精度和安装精度有较高的要求。如果针对主轴的安装和维修不到位，不仅会影响设备运行效果，还会降低主轴乃至整个设备的使用寿命。在日常使用管理过程中，要定期拆卸主轴零部件，对相关零部件进行清理，尤其要清理内部的灰尘、杂质。重点检查轴承磨损情况，如果有超过限度的损坏情况，要选择与之匹配的零部件进行更换。清理维护完成之后，对主轴各零部件进行安装，准确装入垫圈，保证轴承安装到位，操作其转动，再用千分表测量轴承、主轴的端面和外圈，保证径向跳动、端面跳动幅度低于5 μm[4]。通过这种规范的精细化检修维护工作，可以让机电设备主轴各部件拥有更高的装配精度，处于更优的配合状态。这是降低轴承磨损变形，避免零部件故障的关键，有利于延长主轴及整个设备的使用寿命。
1.2.3 常见的故障诊断
主轴发热导致的原因主要包括主轴轴承预紧力过大、主轴轴承研伤或损坏、主轴润滑油脏或有杂质、主轴轴承润滑油脂耗尽或润滑油脂过多等原因。出现发热的情况要进行详细的检查，确定出现发热的原因，及时排除故障。
主轴强力切削时停转，导致这个问题主要有以下几个原因：主轴电动机与主轴连接的传动带过松;主轴电动机与主轴连接的传动带表面有油造成主轴传动时传动带打滑;主轴电动机与主轴连接的传动带使用过久而失效;主轴传动机构中的离合器、联轴器连接、调整过松或磨损。操作人员要对此进行排查，发现导致问题的原因排除故障。
噪声过大，主要原因是主轴部件动平衡不良、主轴传动齿轮磨损、主轴支承轴承拉毛或损坏、主轴传动带松弛或磨损。操作人员要进行详细的分析。
2 结语
总之，电主轴作为近几年兴起的一种技术，在数控机床领域发挥着越来越重要的作用。但是作为一种精密仪器，其运行的过程要求十分严格，必须按照科学的技术规范来进行使用和维护，出现异常及时查找原因，第一时间排除故障，这样才能保障电主轴的正常寿命和工作效果。
参考文献：
[1]陈小安，陈文曲，康辉民，等.偏心电主轴动力学分析[J].重庆大学学报，2012，35（03）：26-32.
[2]康辉民，陈小安，陈文曲，等.高速电主轴轴承热分析与实验研究[J].机械强度，2011，33（06）：797-802.
[3]康辉民，陈小安，陈文曲，等.U/f控制下高速电主轴的低频电压补偿与负载特性分析[J].机械工程学报，2011，47（09）：132-138.
[4]康辉民，陈小安，陈文曲，等.耦合电压对高速电主轴动态性能的影响[J].机械工程学报，2011，47（07）：148-156.