高速電主軸的特點(diǎn):它具有高轉(zhuǎn)速、高精密、噪聲低、低溫升、體積小、安裝方便等特點(diǎn),是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床主要的關(guān)鍵部件。它與早年應(yīng)用于內(nèi)圓磨床的內(nèi)裝式電機(jī)主軸的區(qū)別是采用了變頻調(diào)速技術(shù),主軸有較大的驅(qū)動(dòng)功率和轉(zhuǎn)矩,并有一系列主軸振動(dòng)、軸承溫升等參數(shù)的傳感器及其檢測(cè)控制系統(tǒng)。因此電主軸及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一種技術(shù)含量很高的機(jī)電一體化產(chǎn)品,涉及機(jī)械、電機(jī)、驅(qū)動(dòng)與控制、支承、潤(rùn)滑、材料熱處理及振動(dòng)等諸多領(lǐng)域,是一套相對(duì)獨(dú)立、完整的智能型功能部件。高速運(yùn)轉(zhuǎn)的電主軸的主軸形式是將主軸電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子直接裝入主軸組件的內(nèi)部,即把高速電機(jī)置于精密主軸內(nèi)部,電主軸的電機(jī)轉(zhuǎn)子就是主軸,主軸的殼體就是電機(jī)的機(jī)座,實(shí)現(xiàn)了變頻調(diào)速電機(jī)和主軸一體,電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸,形成電主軸。電主軸取消了電機(jī)到主軸傳動(dòng)鏈中的齒輪、皮帶等一切中間環(huán)節(jié),動(dòng)力源對(duì)主軸的直接傳動(dòng),傳動(dòng)鏈長(zhǎng)度為零,實(shí)現(xiàn)了機(jī)床主軸系統(tǒng)的“零傳動(dòng)”。增重法是近年來(lái)為適應(yīng)高速主軸發(fā)展需要而開(kāi)發(fā)出的一種新型平衡方法。高速主軸單元主要有高速電主軸，氣動(dòng)主軸和水動(dòng)主軸。其中高速電主軸常見(jiàn)，高速電主軸單元是高速加工機(jī)場(chǎng)中關(guān)鍵的部件之一。目前大多數(shù)電主軸結(jié)構(gòu)都是把加工主軸與電機(jī)轉(zhuǎn)軸做成一體，以實(shí)現(xiàn)零傳動(dòng)。同時(shí)電機(jī)外殼帶有冷卻系統(tǒng)，高速電主軸主要有帶冷卻系統(tǒng)的殼體，定子、轉(zhuǎn)子、軸承等部分組成，工作時(shí)通過(guò)改變電流的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)增減速度。

      電主軸的電動(dòng)機(jī)均采用交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，由于是用在高速加工機(jī)床上，啟動(dòng)時(shí)要從靜止迅速升速至每分鐘數(shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)乃至數(shù)十萬(wàn)轉(zhuǎn)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，因而啟動(dòng)電流要超出普通電機(jī)額定電流5~7倍。其驅(qū)動(dòng)方式有變頻器驅(qū)動(dòng)和矢量控制驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)兩種。變頻器的驅(qū)動(dòng)控制特性為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)，輸出功率與轉(zhuǎn)鉅成正比。機(jī)床目前一般采取強(qiáng)制循環(huán)油冷卻的方式對(duì)電主軸的定子及主軸軸承進(jìn)行冷卻，即將經(jīng)過(guò)油冷卻裝置的冷卻油強(qiáng)制性地在主軸定子外和主軸軸承外循環(huán)，帶走主軸高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量。機(jī)床的變頻器采用先進(jìn)的晶體管技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)主軸的無(wú)級(jí)變速。機(jī)床矢量控制驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)控制為在低速端為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)，在中、高速端為恒功率驅(qū)動(dòng)。

      數(shù)控機(jī)床一般采用直流或交流主軸伺服電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)主軸無(wú)級(jí)變速。交流主軸電動(dòng)機(jī)及交流變頻驅(qū)動(dòng)裝置（籠型感應(yīng)交流電動(dòng)機(jī)配置矢量變換變頻調(diào)速系統(tǒng)），由于沒(méi)有電刷，不產(chǎn)生火花，所以使用壽命長(zhǎng)，且性能已達(dá)到直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的水平，甚至在噪聲方面還有所降低。因此，目前應(yīng)用較為廣泛。主軸傳遞的功率或轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。當(dāng)機(jī)床處在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，主軸的轉(zhuǎn)速在437~3500r/min范圍內(nèi)，主軸傳遞電動(dòng)機(jī)的全部功率11kW，為主軸的恒功率區(qū)域Ⅱ（實(shí)線）。軸承潤(rùn)滑的目的是減少軸承內(nèi)部摩擦及磨損，防止燒粘，延長(zhǎng)疲勞壽命，排出摩擦熱，冷卻。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，主軸的大輸出扭矩（245N.m）隨著主軸轉(zhuǎn)速的提高而變小。主軸轉(zhuǎn)速在35~437r/min范圍內(nèi)，主軸的輸出轉(zhuǎn)矩不變，稱為主軸的恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域Ⅰ（實(shí)線）。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，主軸所能傳遞的功率隨著主軸轉(zhuǎn)速的降低而減小。圖中虛線所示為電動(dòng)機(jī)超載（允許超載30min）時(shí)，恒功率區(qū)域和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域。電動(dòng)機(jī)的超載功率為15kW，超載的大輸出轉(zhuǎn)矩為334N.m。