A. 德國品牌的高速電主軸有什麼優勢有哪些品牌
國外電主軸最早用於內圓磨床，上世紀80年代，隨著數控機床和高速切削技術的發展和需要，逐漸將電主軸技術應用於加工中心、數控銑床等高檔數控機床，成為近年來機床技術所取得的重大成就之一。隨著機床技術、高速切削技術的發展和實際應用的需要，對機床電主軸的性能也提出了越來越高的要求，目前國外從事高速數控機床電主軸研發與生產的企業主要有如下幾家：德國GMN、西門子、瑞士IBAG、美國Setco、義大利Omlet、Faemat、Gamfior、日本大隈等，其中尤以GMN、IBAG、Omlet、Setco、Gammfier等幾家的技術水平代表了這個領域的世界先進水平。這些公司生產的電主軸較之國內生產的有以下幾個特點 :①功率大、轉速高。②採用高速、高剛度軸承。國外高速精密主軸上採用高速、高剛度軸承，主要有陶瓷軸承和液體動靜壓軸承，特殊場合採用空氣潤滑軸承和磁懸浮軸承。③精密加工與精密裝配工藝水平高。④配套控制系統水平高。這些控制系統包括轉子自動平衡系統、軸承油氣潤滑與精密控制系統、定轉子冷卻溫度精密控制系統、主軸變形溫度補償精密控制系統等。並在此基礎之上，這些外國廠家如美國、日本、德國、義大利和瑞士等工業發達國家已生產了多種商品化高速機床。如瑞士米克朗公司，就是世界上著名的精密機床製造商。它生產的機床配備最高達 60000r/min的高速電主軸，可以滿足不同的切削要求，所有的電主軸均裝有恆溫冷卻水套對主軸電機和軸承進行冷卻，並通過高壓油霧對復合陶瓷軸承進行潤滑。所有的電主軸均採用矢量控制技術，可以在低轉速時輸出大扭矩。
電主軸技術的發展趨勢主要表現在以下幾個方面：
繼續向高速度、高剛度方向發展
由於高速切削和實際應用的需要，隨著主軸軸承及其潤滑技術、精密加工技術、精密動平衡技術、高速刀具及其介面技術等相關技術的發展，數控機床用電主軸高速化已成為目前發展的普遍趨勢，如鑽、銑用電主軸，瑞士IBAG的HF42的轉速達到140000r／min，英國WestWind公司的PCB鑽孔機電主軸D1733更是達到了250000r／min；加工中心用電主軸，瑞士FISCHER最高轉速達到42000r／min，義大利CAMFIOR達到了75000r／min。在電主軸的系統剛度方面，由於軸承及其潤滑技術的發展，電主軸的系統剛度越來越大，滿足了數控機床高速、高效和精密加工發展的需要。
向高速大功率、低速大轉矩方向發展
根據實際使用的需要，多數數控機床需要同時能夠滿足低速粗加工時的重切削、高速切削時精加工的要求，因此，機床電主軸應該具備低速大轉矩、高速大功率的性能。如義大利CAMFIOR、瑞士Step—Tec、德國GMN等製造商生產的加工中心用電主軸，低速段輸出轉矩到200Nm以上的已經不是難事，德國CYTEC的數控銑床和車床用電主軸的最大扭矩更是達到了630N·m；在高速段大功率方面，一般在l0～50kW；CYTEC電主軸的最大輸出功率為50kW；瑞士Step—Tec電主軸的最大功率更是達到65kW(S1)，用於航空器製造和模具加工；更有電主軸功率達到80kW 的報道。
進一步向高精度、高可靠性和延長工作壽命方向發展
用戶對數控機床的精度和使用可靠性提出了越來越高的要求，作為數控機床核心功能部件之一的電主軸，要求其本身的精度和可靠性隨之越來越高。如主軸徑向跳動在0.001mm 以內、軸向定位精度<0.0005mm以下。同時，由於採用了特殊的精密主軸軸承、先進的潤滑方法以及特殊的預負荷施加方式，電主軸的壽命相應得到了延長，其使用可靠性越來越高。Step—Tec的電主軸還加裝了加速度感測器，降低軸承振動加速度水平，為了監視和限制軸承上的振動，安裝了振動監測模塊，以延長電主軸工作壽命。
電主軸內裝電機性能和形式多樣化
為滿足實際應用的需要，電主軸電機的性能得到了改善，如瑞士FISCHER主軸電機輸出的恆轉矩高轉速與恆功率高轉速之比(即恆功率調速范圍)達到了l：14。此外，出現了永磁同步電機電主軸，與相同功率的非同步電機電主軸相比，同步電機電主軸的外形尺寸小，有利於提高功率密度，實現小尺寸、大功率。
向快速啟、停方向發展
為縮短輔助時間，提高效率，要求數控機床電主軸的啟、停時間越短越好，因此需要很高的啟動和停機加(減)速度。目前，國外機床電主軸的啟、停加速度可達到lg以上，全速啟、停時間在ls以內。
軸承及其預載荷施加方式、潤滑方式多樣化
除了常規的鋼制滾動軸承外，近年來陶瓷球混合軸承越來越得到廣泛的應用，潤滑方式有油脂、油霧、油氣等，尤其是油氣潤滑方法(又稱Oil-air)，由於具有適應高速、環保節能的特點，得到越來越廣泛的推廣和應用；滾動軸承的預負荷施加方式除了剛性預負荷(又稱定位預負荷)、彈性預負荷(又稱定壓預負荷)之外，又發展了一種智能預負荷方式，即利用液壓油缸對軸承施加預負荷，並且可以根據主軸的轉速、負載等具體工況控制預負荷的大小，使軸承的支承性能更加優良。在非接觸形式軸承支承的電主軸方面，如磁浮軸承、氣浮軸承電主軸(瑞士IBAG等)、液浮軸承電主軸(美國Ingersoll等)等已經有系列商品供應市場。
刀具介面逐步趨於HSK、Capto刀柄技術
機床主軸高速化後，由於離心力作用，傳統的CAT(7：24)刀柄結構已經不能滿足使用要求，需要採用HSK(1：10)等其它符合高速要求的刀柄介面形式。HSK刀柄具有突出的靜態和動態聯接剛性、大的傳遞扭矩能力、高的刀具重復定位精度和聯接可靠性，特別適合在高速、高精度情況下使用。因此，HSK刀柄介面已經廣泛為高速電主軸所採用(如瑞士的IBAG、德國的CYTEC、義大利CAMFIOR等)。近年來由SANDVIK公司提出的Capto刀具介面也開始在機床行業得到應用，其基本原理與HSK介面相似，但傳遞扭矩的能力稍大一些，缺點是主軸軸端內孔加工困難較大，工藝比較復雜。
向多功能、智能化方向發展
在多功能方面，有角向停機精確定位(准停)、C軸傳動、換刀中空吹氣、中空通冷卻液、軸端氣體密封、低速轉矩放大、軸向定位精密補償、換刀自動動平衡技術等。在智能化方面，主要表現在各種安全保護和故障監測診斷措施，如換刀聯鎖保護、軸承溫度監控、電機過載和過熱保護、松刀時軸承卸荷保護、主軸振動信號監測和故障異常診斷、軸向位置變化自動補償、砂輪修整過程信號監測和自動控制、刀具磨損和損壞信號監控等，如Step-Tec電主軸安裝有診斷模塊，維修人員可通過紅外介面讀取數據，識別過載，統計電主軸工作壽命。