西门子电主轴选型样本

主轴电机和电主轴— 全集成解决方案

产品样本

04.2008

适用所有作业的主轴解决方案

所用电气和机械组件的功能、性能和准确度决定了设备和系统的生产率及产品质量 ，甚至决定了机械作业的执行效果。因此，对机床来说，驱动系统的性能和电机运行特性与动态反应同CNC一样成为关键因素。

用于进给轴的驱动性能决定了工件生产的尺寸精度。同时主轴对工件的表面质量起决定性作用。

西门子公司的产品从控制器到电机，范围广泛，提供的组件能满足所有设备的性能和质量要求。主轴的选择也是多样性的。

对于常规的、典型使用皮带传动或联轴节传动的机床主轴，用户可以从范围广泛的异步电机中进行选择。 我们的产品范围覆盖外部驱动主轴。

在生产过程中，电主轴在设备中的使用日益广泛，从而提高生产效率。在这方面，西门子公司拥有适当的解决方案。 与电主轴和外部驱动主轴相关的所有工作都集中在我们的子公司 — Weiss主轴技术有限公司，其拥有的专业化技术，在铣削、车削和磨削的电主轴领域内，Weiss公司处于国际领先地位。

西门子公司拥有用作机床控制的SINUMERIK、用作驱动系统和进给与主轴电机的SINAMICS S120或SIMODRIVE，其有足够能力为每种机型和性能级别提供全套解决方案 — 使用这些解决方案，各机械组件可理想地相互协调，以确保高产量、

高可用性和最优质量。

常规主轴／电主轴示意

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用于机床的电机和主轴总揽

西门子公司是一家经验丰富且能力较强的全套机床组件供应商。 在SINUMERIK数控、SINAMICS S120或SIMODRIVE 611传动系统，以及我们广泛用于传动和主传动的电机基础

上，西门子公司已经发展到集成电主轴，能够提供合适的电器部件，且带有完美匹配的系统组件，适用于各种类型的机床。

西门子公司用于装配机床的组件范围

1) 结合SINAMICS S120与SINUMERIK。

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常规主轴部件 —

概述

NC 60目录“机床设备 — 配SIMODRIVE的SINUMERIK”NC 61目录“机床设备 — 配SINAMICS S120的SINUMERIK”D 21.1目录 “SINAMICS S120 — 变频器单元0.12至1,200 kW”

1) 结合SINAMICS S120与SINUMERIK。

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内置电机和电主轴 —概述

NC 60目录“机床设备 — 配SIMODRIVE的SINUMERIK”NC 61目录“机床设备 — 配SINAMICS S120的SINUMERIK”

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常规主轴

常规类型主轴在机床中使用最普遍。 它们在设计上采用模块化，由带有刀具/工件夹具的外部驱动主轴单元和用于传动的主轴

电机组成。电机和主轴可通过皮带或联轴节彼此连接。

常规主轴设计

常规主轴方面，西门子产品范围包括功率范围从3.7至300 kW1)不同类型的异步电机，因此能为各种加工技术(铣削、车削或磨削)提供合适的主轴电机。而且，在这个范围基础上，西门子公司还能通过Weiss主轴技术有限公司(由西门子公司100%控股)提供常规主轴2)。

这就为用户提供了机会，通过西门子公司的联系伙伴既能购买控制器和传动系统，又能购买常规主轴的关键组件。

1) 结合SINAMICS S120和SINUMERIK。2)

以下称为外部驱动主轴。

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用于常规主轴的电机

用于常规主轴1PH7、1PH4、1PM6及1PM4的电机

用于皮带传动主轴的电机

1PH7或1PH4系列的电机是皮带传动主轴的首选。这些异步电机设计紧凑，具有高动态特征，且带有集成编码器和用于安装皮带轮的实心轴。

1PH7电机使用保护等级IP54/IP551)，并由单独的风机模块(强制气冷)，1PH4电机使用保护等级IP55/IP652)及水冷，这可使它们更适于在恶劣环境下或狭窄场地条件下工作。在应用上，1PH4电机也是一个正确选择，该选择下必须将机床内的热量有效移除。

通过功率范围为3.7至300 kW与SINAMICS S120传动系统与最大值为12,000 rpm的极限速度相结合，该电机可用于众多不同的主轴应用范围。集成编码器确保了最佳速度和主轴位置(如在刀具自动改变时)。过载能力为额定扭矩的两倍，这可使电机的加速性能增强从而确保了高生产率。

应用范围

■ 皮带传动主轴■ 联轴节传动主轴

铣床 钻床 车床 磨床

优点

■ 紧凑型电机■ 功率范围广■ 加速性能高■ 扭矩范围广

用于联轴节传动主轴的电机

由于常规主轴通过联轴节与电机直接连接，1PM4和1PM6型号取代1PH4/1PH7电机，以空心轴为特点，切削冷却液可通过空心轴从电机后部，经过旋转单元，传送至内部冷却刀具。电机的冷却可以选择：带强制通风的1PM6和带水冷/油冷的1PM4。

所述电机功率范围为3.7至27 kW， 最大转速18,000 rpm，而应用范围更广泛。

■ 适用于各种不同的机械设计。■ 完美匹配SINAMICS S120驱动系统

使用SIZER进行配置选型

带有DRIVECLiQ接口，可轻松进行试运行

1) 风机保护等级IP54, 轴端保护等级IP55 2) 轴端保护等级IP55, 电机外壳保护等级

IP65

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用于常规主轴的电机

1) 结合SINAMICS S120与SINUMERIK

样本。

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用于常规主轴的电机 —

1PH7/1PH4

电机变量主要技术数据

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用于常规主轴的电机 —

1PM4/1PM6

电机主要技术数据

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外部驱动主轴

优点

■ 长轴端或短轴端可选■ 带皮带轮的主轴

■ 刀具接口采用符合ISO 40锥度标准的SK40 ■ 刀具夹紧采用蝶形弹簧■ 最大转速可达15,000 rpm■ 轴承自动再润滑■ 高精确度的主轴轴承■ 最大扭矩可达(S1) 140 Nm1)

外部驱动主轴

■ 最大功率可达(S1) 27 kW 1)

概述

传统外部驱动主轴由皮带或联轴节传动、主轴水冷和电机组成，能为中低功率机床提供最优性价比。

■ 最大径向和轴向加工力，取决于轴承排列形式和驱动端的

负载比Fradial / Faxial

可选项

通过利用净化空气的迷宫式密封，外部驱动主轴可在轴端达到IP64保护级别。

采用刚性排列方式的高精度主轴轴承，保证了主轴的高钢性和最优的轴向/径向跳动。轴承采用自动再润滑系统可使主轴转速高达15,000 rpm。同时可以很大程度上延长轴承的使用寿命。

刚性轴承排列有效地提高了工件的表面质量。

■ 刀具接口符合ISO 40标准锥度，适用于CAT40 / BT40/30° /

BT40/45°接口

■ 刀具释放机构：液压释放可缩短换刀时间，可监控刀具位置■ 旋转单元用于刀具内冷可达70 bar及50 l/min■ 轴承排列:

2个轴承 4个轴承

应用范围机床用于

■ 铣削■

钻削

1) 驱动端上的 4

个轴承

带皮带轮的主轴带自动再润滑带刀具释放机构带用于刀具内冷的旋转单元

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车削技术涡轮叶片的生产

磨削技术铣削 — 模具生产

SINUMERIK操作系统汽车工业

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内置电机和电主轴

为适应更高生产率、更紧凑机床设计的发展趋势，集成电主轴的使用将变得越来越普遍。它们的动态刚性和低震动可使加工质

量再次飞跃。它们的高加速高转速缩短了加工时间，因此整体上提高了机床的加工效率。

电主轴示意图

西门子的产品范围包括用于铣削、车削和磨削的电主轴，以及用于电主轴的内置电机。

对于精度要求极高的应用，电主轴是最佳首选。

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用于主轴的内置电机

1PH2内置异步电机1FE1内置同步电机

概述

自主生产电主轴的用户可从西门子公司获得合适的内置电机。 这些电机设计紧凑、强度、精度和准确度高。

西门子公司提供三种不同类型的用于电机主轴的内置电机：

■ 1PH2内置异步电机可用作紧凑、标准的内置电机，用于车

优点

电主轴消除了因机械传动部件(皮带、齿轮)产生的反向间隙，具有以下优点:

■ 高质量表面加工■ 高加速性能

■ 设计紧凑且具有高刚性■ 无磨损■ 高效率

床和最大速度达10,000 rpm的砂轮主轴。

■ 1FE1电机的“高扭矩”类型提供最大扭矩，转速最高可达

20,000 rpm。

■ 1FE1电机的“高转速”类型提供最短加速时间，转速最高

可达40,000 rpm。

应用范围

内置电机制造的电主轴可很好地应用在机床上

■ 1PH2电机，用于磨削和车床主轴■ 1FE1电机，用于车床、磨削和铣削主轴

操作和设计原理

1PH2为异步型电机。使用鼠笼型转子和装有线圈的定子作为组件，工程师将这些组件结合，形成用于机床的电主轴。 同样使用1FE1电机组装电主轴。与1PH2类型不同，它们是同步的，且带装有永久磁铁的转子。

使用水冷对电机进行散热。使用外部编码器检测转子位置，例如经常使用SIMAG H2空心轴编码器应用于1PH2电机制造的电主轴。

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用于标准和高性能主轴的内置电机

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用于电主轴的

1PH2

电机基本数据

尺寸图

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用于电主轴的 1FE1

电机基本数据

尺寸图

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电主轴

用于铣削、车削和磨削的电主轴

概述

除了各种不同设计的主轴电机，西门子公司也提供全套的电主轴。

我们提供的模块化电主轴覆盖了铣床、钻床、车床和磨床，同时也可对每种实际需求提供量身定制的解决方案。电主轴领域内的核心专业技术由西门子公司100%控股的子公司 — Weiss主轴技术有限公司提供，它是电主轴领域的领先供应商。除了在此描述的用于铣削、车削和磨削的主轴外，Weiss 主轴技术有限公司的专家也设计并制造出了不同的主轴解决方案。这些主轴设计和制造出来后，在功率范围不超过130 kW、扭矩不超过1,250 Nm且不带传动装置(或扭矩不超过3,280 Nm而带有齿轮箱)时可使用。 主轴可采用同步或异步电机技术。

电机主轴的所有组件 — 轴承、传感器、冷却系统、夹紧机构等，都完美匹配并通过测试。

Weiss电主轴的设计不仅最大程度保证稳定性， 同时可确保快速集成至机床和试运行。

优点

■ 极好的表面加工、高精度和高动态刚性■ 加速时间短且转速高■ 设计紧凑

■ 具有多样化的刀具和工件夹紧系统，可多方面满足用户需求■ 自身构成系统单元，使安装和试运行更加简单

■ 设计符合机床、冷却、电气和液压/气压所规定的接口，

安装更简单

■ 可理想地与SINAMICS S120及SIMODRIVE 611驱动系统一

起使用

主轴使用标准化的接口进行媒介和信号连接，同时在Weiss

公司内预先进行系统测试，这两项确保了试运行正常。

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标准铣削电主轴 — 2SP1

系列

2SP120标准铣削电主轴2SP125标准铣削电主轴

■ 带有气动刀具释放机构，不需要液压单元

■ 集成模拟和数字传感器(用于刀具更换的指示和监控)■ 全套系统(包括主轴机械组件)在全世界范围内都由一家供

2SP1系列的标准铣削电主轴为一种可从我们的目录中定购的电主轴。它们专为高扭矩设计，可用于粗加工和精加工。基于两种不同直径大小，扭矩范围从42到170 Nm且最大速度从10,000到18,000 rpm。

2SP1电主轴为标准的铣床和加工中心提供了理想的主轴驱动解决方案，具有以下特征:

■ 全套解决方案可与皮带传动解决方案媲美，且比一般的用

应商提供

■ 相比外部驱动解决方案，速度更高且加速时间更短

可选项

■ HSK A63、SK40、CAT40和BT40刀具接口可选■ 内部或外部刀具冷却可选

户化电机主轴设计更经济

■ 液压或气压刀具释放机构，取决于用户需求

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F-

型铣削电主轴

■ 轴承润滑:

长效脂润滑 油/气润滑

■ 轴承温度监控:

PT100或PT1000

■ 驱动端密封:

净化空气的迷宫式密封

■ KTY84和PTC进行电机温度监控

F1xx紧凑型铣削电主轴

■ 刀具夹紧:

使用蝶形弹簧的刀具夹紧机构

F-型电主轴为紧凑型一体化主轴，专门为铣削应用设计。根据客户需求，F-型铣削电主轴专门设计以满足对机械和电气组件的需求。

它们的功率范围从11至80 kW(S1)且额定扭矩不超过300 Nm。采用同步和异步技术，并可实现紧凑一体设计。它们最大转速为40,000 rpm，在典型的高速应用中，能满足对高性能铣削电主轴的需求。

■ 刀具释放机构:

液压可使刀具更换时间最短，气动换刀可选

■ 用于检测刀具状态的传感器：

模拟和数字型

■ 旋转单元：

切削冷却剂不超过80 bar，最小量润滑剂(MQL)系统可进行干燥加工

性能特征

■ 刀具接口:

可选项

■ 用于检测主轴伸长的传感器：对机床中的长度方向直接进

标准使用HSK刀柄形式 一定转速下ISO刀柄形式可选

■ 锥孔和平面清洁:

行补偿

■

加速传感器：用于检测和监控加速度，以保护主轴

经过过滤的压缩空气经过锥孔和定位面以保证刀具接口清洁，确保精度

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D-

型车削电主轴

■ 驱动端密封:

迷宫式密封，净化空气密封可选

■ 连接尺寸:

标准卡盘与夹紧气缸

■ 恒功率下的速度范围:

1:3至1:8

■ 电机:

同步或异步电机

D1xx 紧凑型车削电主轴

■ 轴编码器:

集成

空心轴测量系统，取决于精度的不同要求，最高使用 2048脉冲/转Vpp

D-型主轴中的电主轴特点为：接口从A4到A11(DIN EN 55026) 。

主轴设计非常紧凑，功率范围不超过104 kW(S1)且额定扭矩不超过820 Nm。

采用同步和异步技术，并可实现紧凑一体设计。集成度高，且最大速度可达10,500 rpm，可以满足各种车床的要求。

■ 安装位置

水平或垂直，轴端向下 可选: 垂直，轴端向上

■ 外壳

带法兰的卡盘

■ 使用KTY84和PTC进行电机温度监控

性能特征

■ 径向和轴向高刚性■ 高精确度

选项

■ 不同轴承排列(标准、高速或混合)■

净化空气

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gzqj.html