摘要：在当代数字化控制机床生产过程中，产品的加工速度正在显著提高。与此同时，生产时效、产品质量、产品精准度都有一定程度的提高。高速电主轴是达成高速加工的根本条件，因此，高速电主轴的结构设计工作的高质量完成对于数字化控制机床生产来说具有一定的推进作用，本篇文章对此展开论述。
关键词：数字化控制机床；高速电主轴；结构设计；功能与性质
引言：
当今，数字化控制机床已经成为工业制造中不可缺少的一部分，高速切削作为是近年来新兴技术之一，其中最主要的部分就是高速电主轴。因此，深入探究高速电主轴的结构是目前最首要的任务。
一、高速加工技术和高速电主轴的优点
（一）高速切削技术的优点
高速切削技术作为高速加工过程中的核心技术，与普通切削技术相比较而言，高速切削技术的优点如下：
1.对于刚性较差的产品加工时效更快
在进行高速切削时，当切削速度增加到某一特定数值时，切削力度总体可降低三分之一左右。其中，尤其是径向切削力，它的下降幅度更为显著。由此一来，在进行刚性产品加工时，加工速度和质量将会有所提升。
2.可防止一些产品受热发生形变
高速切削技术在使用过程中，切削所生成的热能会快速被清除。由此一来，这部分热量不会被传送到切削工具上，可以保障待切产品长时间保持冷却状态。因此，此项技术有效提高了在对一些容易受热发生形变的产品进行切削时的精准度。
3.工作稳定性较高
切削技术在运作过程中，机床会产生较快的实际振动频率，与普通切削技术相比较而言，新型高速切削技术没有固定的振动频率波动范围，这一特点可以有效降低机床的振动频率，从而保证机床工作的稳定性，运用此项技术生产出来的零件质量将会大幅度提升。
（二）高速电主轴的优点
1.功率较大，转速较高
就现有技术水平而言，独立实现高速电主轴大功率运转或高转速运转早就不再是技术难题。然而，要想达成大功率运转，还要求高转速，这就需要很高的技术水准。此项技术的创新、完善受到了全球相关公司的高度关注。
2.使用速度高、刚度高的轴承
在国外，一般使用的都是速度高、刚度高的轴承，这类轴承精准度高。国内技术水平不足以达到这一点，因此我国高速电主轴大部分都需要从国外采购。我国自己生产的轴承，使用时间有待改善。
3.精确细密的加工方法与组装配置工艺
精确细密的加工方法与组装配置工艺是高速电主轴技术被广泛应用的原因之一。高速电主轴技术在使用过程中，所需轴承的各方面都具有高标准。要想保障电主轴在进行快速转动时具有一定的回转精度和刚度，数字化控制机床的重要组成部分就要进行非常精确细密的加工，尽可能地缩小误差。然而，我国数字化控制机床的重要组成部分在生产过中的精密度因素无法衡量，直接导致了我国数字化控制机床的生产能力不佳。
二、控制机床高速电主轴的结构设计
（一）回转速度与刚度
数字化控制机床的电主轴在运转过程中具有非常高的回转速度，但是此转速一直没有精确的波动范围。为了顺应在生产过程中对数控机床的高要求，高速切削主轴需要具有一定的回转速度。除此之外，电主轴还需要具有一定的动态刚度和静态刚度，这样可以保障电主轴能够承受切削阻力，并且维持较高的回转速度。
（二）统一机床主轴和电机轴
数字化控制机床中最主要的组成部分就是高速电主轴，它可以让机床主轴和电机轴一起运作。这样一来，可以保证主轴始终处于动态平衡，从而减小振动频率和噪音的产生。
（三）动力源、主轴、轴承和机架
动力源、主轴 、轴承和机架是高速主轴单元中重要的结构组成，更是高速机床的重心所在。这几个元素可以组成一个相对稳定、平衡的结构，这也直接影响了机床的最大切削速度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆需要注意的是，高速电主轴的性能受多方面因素影响，其中一些因素又紧密相连。
（四）电机内置
在电主轴高速运转过程中，如果想简单、快速地提高生产时效和产品质量，就要在最小时间限度内让运转速度大幅度上升。经过研究人员多方面考虑得出，要想实现上述预想，成本最低、最切实可行的办法就是：缩小主轴在转动过程中的惯性。若将电机放在装置内部，去除齿轮、运转带等复杂步骤，就会轻松、简便地缩小运转惯性。
（五）在主轴两支承间放置电机
电机不仅要放在装置内部，而且要放置在两支承之间。这样的放置方法可以有效加强主轴的整体刚度，也间接加快了原有频率。
三、控制机床的高速电主轴性能主要参考对象
（一）使用年限
每使用一个新的轴承时，主轴每次工作时间加在一起所得数值就是此轴承的使用年限。
（二）主轴前端径向刚度
电主轴在进行工作时，工作的那一部分会发生位置变化，这就是主轴前端径向刚度。这个参考对象很大程度上可以影响产品精准度、生产时效和产品质量。在其它条件相对不变的条件下，此项指标数值越大，主轴会呈现出越高的工作效率。
（三）临界转速
在电主轴高速运转过程中，其系统的稳定性很容易被破坏，此时的转动速度成为临界转速。在电主轴高速运转过程中，转动速度应该与临界转速的数值尽可能相差较大，如果出现数值接近或相等情况，主轴很可能会出现共振现象，从而导致主轴剧烈振动。
四、影响控制机床电主轴功能和性质的主要因素
（一）电主轴的机械振动
因为电主轴具有一定的偏心质量，在电主轴高速运转过程中所引起的机械振动是导致电主轴整体振动的主要原因之一。电主轴内部零件可能由于某一步骤导致细微的位置变化。在电主轴高速运转过程中会因此生成离心力，并相应增大，这也是电主轴整体发生振动的原因。电主轴的整体体积越大，内部弹簧组合的高度也就越大，这也致使偏离现象越来越明显，这是导致电主轴整体发生振动的最核心的原因。
（二）电主轴电机的电磁振动
在进行机械加工过程中，误差不可能被百分百避免，这也致使电主轴的电机内定子和转子之间的气体缝隙不可能达到完全均匀、平衡。因为定子和转子间的气体缝隙大小不相等。在电磁影响下，定子和转子间会存在一定大小的电磁力量，这种力量是单边的，会影响电主轴电机发生电磁振动现象。研究人员经过大量实验得出结论：这种单边的电磁拉力是影响电主轴电机发生电磁振动的主要因素之一。由此可以看出，增加电主轴电机生产的精准度可以有效减小电主轴电机的电磁振动。除此之外，电主轴电机内部零件的质量和匹配程度都影响着电主轴电机的电磁振动频率。
（三）电主轴的动态平衡
电主轴的动态平衡也是影响其性能的重要因素之一。不难理解，当主轴转速不断升高过程中，由于主轴各变量不平衡所造成的动态问题也就越多。根据电主轴自身实际情况来讲，因为电主轴电机内的转子过多滞留在主轴上，加大了主轴的转动重量，因此在进行转速极高的电主轴运转时，对待主轴的动态平衡具有特别严苛的标准。除此之外，在组装完成后，还需要对装置整体进行平衡检测，其精准度达标后，还需要制定出特定的平衡结构，以此确保主轴可以在高速转动条件下平稳地进行生产工作。
五、评测高速电主轴的功能与性质实验
此项实验需要采用相关仪器对电主轴的振动频率进行细致测验，需要将仪器放在主轴前、后两端的轴承上，并进行加速度信号的收集工作。收集到的信号经过一系列的专业手段形成电脑可以识别的形式，最后结合这些数据形成直观的振频谱。
结束语：
总而言之，工业制造在我国经济增长过程中起着强大的推进作用，不仅提高了我国的综合国力，还显现了我国的技术创新能力。如果想增强高速点主轴的性质功能，就要从其结构设计出发并加强设计理念，这在提高效率的同时，还可以为我国经济发展多做贡献。
参考文献：
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[3]韩兴国.数控机床运行精度远程检测及数据处理技术研究[D].西华大学,2007.
论文作者:程千巧
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
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