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主轴电机和电主轴 — 全集成解决方案

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在生产过程中，电主轴在设备中的使用日益广泛，从而提高统的生产率及产品质量，甚至决定了机械作业的执行效果。生产效率。在这方面，西门子公司拥有适当的解决方案。与因此，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。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。液冷空心轴编码器刀具夹紧刀具释放机构刀具夹紧电机联轴节主轴刀具释放机构内置电机电主轴 (电机+外部驱动主轴) 气冷或液冷齿轮箱气冷或液冷电机皮带轮 + 皮带主轴刀具释放机构刀具夹紧常规主轴／电主轴示意 2

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。 SINUMERIK 控制系统 SINAMICS S120 / SIMODRIVE 611 适用于功率范围为0.12-300 kW 的变频器系统同步伺服电机直线电机力矩电机实心轴异步电机空心轴异步电机外部驱动主轴内置电机铣削主轴车削主轴磨削主轴西门子公司用于装配机床的组件范围 1) 结合 SINAMICS S120 与 SINUMERIK。 3

组件型号类型最大速度额定功率额定扭矩页码目录用于皮带传动主轴的电机 1PH7 采用实心轴和强制通风的异步电机， IP54/IP55 不超过 12,000 rpm 3.7 ... 300 kW 1) 22 ... 2,480 Nm 7 NC 60 NC 61 D 21.1 1PH4 采用实心轴和水冷的异步电机， IP55/IP65 不超过 12,000 rpm 7.5 .... 52 kW 1) 45 ... 333 Nm 1PM6 采用空心轴和强制通风的同步电机， IP54/IP55 不超过 18,000 rpm 3.7 ... 22 kW 24 ... 140 Nm 1PM4 采用空心轴和水冷 / 不超过 18,000 rpm 油冷的异步电机， IP55/IP65 3.7 ... 27 kW 24 ... 172 Nm 7 7 7 NC 60 NC 61 D 21.1 NC 60 NC 61 NC 60 NC 61 M- 型用于铣削的外部驱动不超过 15,000 rpm 不超过 27 kW 主轴，带 SK40/BT40/ CAT40 刀具接口不超过 140 kW 11 – 常规主轴部件 — 概述件组的轴主规常外部驱动主轴用于联轴器传动主轴的空心轴电机 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。 4

内置电机和电主轴 — 概述机电置内轴主机电组件型号类型最大速度额定功率额定扭矩页码目录用于电机主轴的内置电机 Motor spindles 1PH2 内置同步电机，不超过 10,000 rpm 7.5 ... 31 kW 48 ... 197 Nm 14 NC 60 适用于标准主轴 NC 61 1FE1 内置同步电机，用于不超过 40,000 rpm 6 ... 94 kW 不超过 300 Nm 14 NC 60 （高速）高速度的主轴 NC 61 1FE1 内置同步电机，用于不超过 20,000 rpm 4 ... 104 kW 不超过 820 Nm 14 NC 60 （高扭矩）大扭矩的主轴 NC 61 2SP1-series 标准铣削电主轴不超过 18,000 rpm 不超过 53.4 kW 不超过 170 Nm 19 NC 60 NC 61 F- 型紧凑型铣削电主轴不超过 40,000 rpm 不超过 80 kW 不超过 300 Nm 20 – D- 型车削电主轴不超过 10,500 rpm 不超过 104 kW 不超过 820 Nm 21 – S- 型磨削电主轴不超过 80,000 rpm 不超过 30 kW 不超过 24 Nm 22 – 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” 5

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。 (电机+外部驱动主轴) 气冷或液冷电机齿轮箱气冷或液冷皮带轮 + 皮带主轴刀具释放机构刀具夹紧电机刀具释放机构刀具夹紧联轴节主轴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。 6

用于常规主轴的电机应用范围 ■ 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 ■ 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。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。 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 7

用于常规主轴的电机技术数据实心轴异步电机空心轴异步电机电机系列冷却方法轴高 (SH) 防护等级结构类型系统电压额定功率 Prated 额定速度 nrated 额定扭矩 Mrated 过载能力最大速度 nmax 连接方法定子线圈绝缘 1PH7 强制通风 100 ... 280 IP55 IM B3 (IM V5, IM V6), IM B5 (IM V1, IM V3), SH 100 及 SH 132, IM B35 (IM V15, IM V35) 400 ... 480 V 3.7 ... 300 kW1) 400 ... 2,900 rpm 22 ... 2,480 Nm1) 短时 > 2 x Mrated 12,000 rpm 1PH4 水冷 100 ... 160 1PM6 强制通风 100 and 132 1PM4 水冷、油冷 100 and 132 IP55 IP65 轴端风机 IP55 IP54 IP55 IP65 轴端 IM B35 (IM V15, IM V36) IM B5 (IM V1, IM V3) IM B35 (IM V15, IM V35) 400 ... 480 V 7.5 ... 52 kW 400 ... 480 V 3.7... 22 kW 400 ... 480 V 3.7... 27 kW 1,500 ... 2,000 rpm 1,500 ... 4,000 rpm 1,500 ... 4,000 rpm 45 ... 333 Nm 24 ... 140 Nm 24 ... 172 Nm 12,000 rpm 短时 > 2 x Mrated 12,000 rpm, 18,000 rpm 可选 12,000 rpm, 18,000 rpm 可选通过连接器或 DRIVE-CliQ 接口进行信号连接，通过接线盒进行电源连接通过连接器或 DRIVE-CliQ 接口进行信号连接，通过接线盒进行电源连接环境温度 40°C 时温度级别 155 (F) 冷却剂入口温度 30 °C 时环境温度 40°C 时温度级别 155 (F) 温度级别 155 (F) 冷却剂入口温度 30 °C 时温度级别 155 (F) 声压水平（公差 +3 dB) 内置编码器系统，带 / 不带 DRIVE-CliQ 接口风机运行频率为 50 Hz 时 69 至 71 dB (A)， 70 至 76 dB (A)，取决于取决于轴高轴高和气流方向风机运行频率为 50 Hz 时 70 dB (A) 69 dB (A) 增量编码器 sin/cos 1 Vpp 2048 脉冲 / 转速，绝对值编码器 EnDat 2048 脉冲 / 转空心轴测量系统：增量编码器 sin/cos Vpp 256 脉冲 / 转已安装传动装置 / 传动比按照要求西门子传动系统 SINAMICS S120, SIMODRIVE 611 SINAMICS S120, SIMODRIVE 611 主轴（传统皮带传动或直联方式）作为主轴电机 - 环境条件很极端 – 环境不能遭受热负载（传带内部刀具冷却的主轴在极端环境下，带内部刀具冷却的主轴（直联）（直联）统：皮带传动或直接耦合） SIZER SIDIM/NCSD CAD Creator SIZER SIDIM/NCSD CAD Creator SIZER SIDIM/NCSD CAD Creator 典型应用工具 • SINAMICS 配置 SIZER • SIMODRIVE 配置 • CAD 数据 SIDIM/NCSD CAD Creator 1) 结合 SINAMICS S120 与 SINUMERIK 样本。 8

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