数控冲床高速主轴单元是高速切削数控冲床最重要的部件，也是实现高速和超高速加工的最关键技术之一。要求动平衡性高，刚性好，回转精度高，有良好的热稳定性，能传递足够的力矩和功率，能承受高的离心力，带有准确的测泪装置和高效的冷却装置。
高速主轴单元的类型主要有电主轴和气动主轴，气动主轴目前的研究主要是应用于精密加工，功率较小，其最高转速达150000r/min，输出功率仅为30W左右。
高速电主轴的结构的特点
高速电主轴是高速数控冲床的核心部件，它将数控冲床主轴与电机轴合二为一，即将主轴电机的定子和转子直接装入主轴组件的内部，也被称为内装式电主轴(built-in motor spindle)。其间不再使用皮带或齿轮传动副，从而实现数控冲床主轴系统的“零传动”。具有结构紧凑、重轻、惯性小、动态特性好等优点，并改善了数控冲床的动平衡，避免振动和噪声，在超高速数控冲床中得到了广泛的应用。目前电主轴更大转速可达200000r/ min，直径范围33-300mm，功率施围125W-80kW，扭矩范围O. 02-300N • m。图8-2所示为高速加工用的电主轴示意图。
电主轴取消了传统的皮带及齿轮传动，采用内装式VAC交流变频宽速电机和主轴联为
一体的直接驱动，即所谓的“零传动”可以实现更高的速度、精度、效率结构紧凑、重轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快，易于实现主轴定位，是高速主轴的理想结构。图8-3所示的电主轴结构是将电机的转子直接作为数控冲床的主轴，主轴单元的壳体就是电机座， 并配合其他安全保障措施，实现电机与数控冲床主轴的一体化。电主轴结构的基本构成如，它通常由电主轴单元、轴承及其润滑单元、主轴冷却单元以及动平衡单元组成。
与传统数控冲床主轴相比，电主轴具有如下特点：
(1)主轴由内装式电动机直接驱动，省去了中间传动环节，具有结构紧凑、机械效率高、噪声低、振动小和精度高等特点；
(2)采用交流变频调速和矢量控制，输出功率大，调整范围宽，功率转矩特性好；
(3)机械结构简单，转动惯量小，可实现很高的速度和加速度及定角度的快速准停；
(4)电主轴更容易实现高速化，其动态精度和动态稳定性更好；
(5)由于没有中间传动环节的外力作用，主轴运行更平稳，使主轴轴承寿命得到延长。 电主轴的基本参数和主要规格包括:套简直径、最高转速、输出功率、转矩和刀具接口等，其中，套简直径为电主轴的主要参数。目前，国内外专业的电主轴制造厂已可供应几百种规格的电主轴。其套筒直径从32mm至320mm、转速从10000r/min到150000r/min、功率从O.5kW到80kW、转矩从0. 1N • m到300N• m。
国外高速主轴单元的发展较快，中等规格的加工中心的主轴转速已普遍达到1OOOOr/min甚至更高。美国福特汽车公司推出的HVM800卧式加工中心主轴单元采用液体动静压 轴承最高转速为15000r/min；德国GMN公司的磁浮轴承主轴单元的转速最高达100000r/min以上；瑞士Mikron公司采用的电主轴具有先进的矢量式闭环控制、动平衡较好的主轴 结构、油雾润滑的混合陶瓷轴承，可以随室温调整的温度控制系统，以确保主轴在全部工作时间内温度恒定。现在国内10000-15000r/min的立式加工中心和18000r/min的卧式加工中心已开发成功并投放市场，生产的高速数字化仿形钝床最高转速达到了40900r/min。