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CATEK CNC® 電動主軸

使用者需求驅動技術演進

憑藉在CNC工具機領域19年的研發和製造經驗,以及來自全球20,000萬多名數控木工設備用戶的回饋數據, CATEK 研發團隊歷時42個月,完成了33次設計迭代,其中包括13,000小時的實際運行測試。 2025年,一款以熱管理工程和精度提升為核心創新點的新型高速電主軸產品問世,重新定義了產業標準。透過建立「使用者痛點-技術參數」轉換模型,團隊將主軸在長期高速旋轉過程中的熱變形問題量化為外殼溫升ΔT≤20℃的技術指標。1它創新地開發了主動式電主軸熱管理系統和多通道循環冷卻結構,使連續72小時加工過程中的溫升降低了240%。2 並確保在 24,000 rpm 轉速下穩定運轉。其次,針對非金屬材料加工中表面粗糙和易崩刃的特性, CATEK 透過精細的結構設計和動態平衡校正,主軸可將主軸端內孔的總跳動控制在 0.002 毫米以內(相當於人類頭髮直徑的 1/40)。這使得加工表面粗糙度降低至 Ra3.2 微米,邊緣崩刃率低於 3%。

四大核心技術突破 CATEKCNC 電動主軸:能源效率、散熱、精度和使用壽命的全面革命

基於超過10,000小時的持續測試和來自真實使用者場景的詳細回饋, CATEKCNC 電動紡錘在以下四個關鍵領域取得了顯著進展:

  • 超低能耗: 能耗降低27.8%3 與同類電動主軸相比(符合 CIMT2025 綠色工具機趨勢)。

  • 卓越的散熱管理:

    • 水冷: 螺旋冷卻通道設計,冷卻面積增加40%至60%。4並且在高負荷連續加工條件下,可將殼體溫升限制在≤20°C。在24,000 rpm轉速下運轉8小時後,與同類產品相比,溫度波動降低了60%。

    • 空氣冷卻: 採用 CFD 優化的可變攻角葉片設計和 20 個外部導流鰭5 在高功率主軸上,散熱效率提高 60%,同時噪音降低 15 dB(A)6完全符合CE認證標準。

  • 高剛度低振動結構: 採用五軸磨削刀具加工的轉子部件可達到 G1.0 或更高的動平衡等級,從而在高轉速下實現 ≤0.002 mm 的徑向跳動——相當於 A4 紙張厚度的 1/40。這顯著提高了加工精度,並將刀具壽命延長了 40% 以上。

  • 延長使用壽命: 氮化矽陶瓷混合軸承與專用潤滑脂配合使用,在 300N 的等效負載下可提供 50,000 小時的使用壽命(相當於每天 8 小時使用 17 年),與鋼軸承相比,使用壽命提高了 300%。

三重價值 CATEKCNC 電動主軸:客戶利益的革命性變革—維護、品質與效率

  • 使用和維護成本低: 基於超過10,000小時的可靠性測試數據,關鍵零件的平均故障間隔時間(MTBF)超過20,000小時,比傳統電動主軸提高了三倍。這顯著降低了主軸更換成本和停機造成的生產損失,從而提高了設備投資回報率。

  • 系統級效率提升: 與…無縫協同 CATEKCNC的機械平台,加上即時參數優化,使整體設備效率提高了 25%。

  • 卓越的產品品質: 主軸具有極高的動態平衡精度和最小的徑向跳動,可確保刀具平穩運行,改善工件表面光潔度,減少邊緣崩刃,並減少 60% 的拋光工作量。

  • 高效率加工性能: 強大的動力和扭力輸出可實現更高的切削和加工進給速度,從而大幅縮短工件加工時間,並顯著提高生產效率。

  • 全面品質保證: CATEKCNC 鄭重承諾為所有產品提供5年免費保固和終身維護服務 Spire 系列 電動紡錘,保固期比業界標準長 400%。

電動紡錘 CATEKCNC

CATEKCNC 電動紡錘

全部 CATEKCNC 主軸均配備陶瓷軸承,並具有風冷/水冷功能,同時涵蓋多種主軸類型和功率等級。其性能與其他組件保持一致。 CATEKCNC——性能卓越且穩定。與其他品牌的電動紡錘相比,它們性價比更高,保固服務時間更長。

優點和特點

  • 一體式電動主軸,結構緊湊,傳動損耗為零,具有轉速高、精度高、剛性高、效率高、振動小等特性。

  • 功率可根據需求進行定制,範圍從 800 瓦到 6 千瓦,以滿足不同的處理負載要求。

  • 其轉速範圍為0-60,000轉/分鐘,並支援無段向量速度控制,可顯著提高單位時間內的材料去除率,並提高數控設備的整體加工速度。

  • 它可以客製化各種主軸端連接方式,如ER8、ER11、ER20、ER25和ER32,以滿足不同的刀具夾緊需求。

  • 它採用四顆NSK熱壓氮化矽陶瓷軸承。與鋼球相比,其密度降低60%,可大幅降低離心力;模量提高50%,剛性更高;熱膨脹係數更小,在高溫高速下預緊力變化更小,運轉更穩定;摩擦係數更低,可減少軸承發熱、磨損和功率損耗;且具有優異的耐磨性,確保更長的軸承使用壽命。

  • 夾頭由65Mn錳鋼製成,經淬火和回火熱處理後製成。7其洛氏硬度達HRC 44-48,屈服強度≥800 MPa8疲勞試驗表明,經過 100,000 次夾緊循環後,硬度衰減率小於 5%,重複夾緊的徑向變形小於等於 0.002 mm³。9

  • 透過有限元素分析優化殼體肋條佈局,結合高精度陶瓷軸承和動態平衡校正,空載運轉時的噪音控制在約 60 分貝,確保運作穩定安靜。

  • 它採用耐高溫達200℃的潤滑脂,該潤滑脂具有強抗氧化性、低蒸發損失以及優異的極壓和抗磨損性能。這可以有效降低維護頻率,並確保主軸在高速高溫工作條件下穩定運作。

氣動電動主軸 CATEKCNC

風冷主軸

風冷主軸採用風扇強製冷卻的散熱方案,無需外部水冷迴路,結構簡單緊湊,安裝方便,維護成本低。

優點和特點
  • 採用角接觸球軸承和深溝球軸承的組合式設計10角接觸球軸承具有優異的旋轉精度、高剛性和強大的軸向承載能力。

  • 採用方形、高強度、輕質鋁合金外殼,具有更高的導熱性和更大的散熱面積。

  • 配備直徑 85 毫米的增強型軸流風扇,該風扇採用聚丙烯 (PP) + 玻璃纖維材質。風扇葉片的形狀、數量和角度均經過空氣動力學優化,旨在實現更高的風量和風壓,從而提高散熱效率。此外,它還能在保持輕量化的同時,抑制風扇葉片在高溫下的變形。

  • 可客製化多種專用主軸,例如刨床專用主軸。此主軸經過專門最佳化設計,適用於刨削作業:其額定最高轉速限制為 12000 RPM,扭力可達 5.9 N·m,使其更適合刨削等重載工況。機殼上的散熱鰭片有效增大了散熱面積,進一步提升了主軸的散熱性能。

水力電紡錘 CATEKCNC

水冷主軸

水冷主軸透過液體冷卻循環實現高效散熱,支援長時間高負荷加工,並在高轉速下提供優異的熱穩定性。

優點和特點
  • 它採用表面光滑、全密封的圓柱形高強度不銹鋼外殼,具有無與倫比的耐用性、穩定性和抗惡劣環境性能。它防銹、耐腐蝕、抗物理損傷。

  • 這四個軸承均為角接觸球軸承。11角接觸球軸承具有優異的旋轉精度、高剛性和強大的軸向承載能力。

  • 該設備配備H17/H20航空連接器,具有高可靠性、卓越的防護性能(IP67防護等級)、抗振動、耐插拔、高載流能力和防故障設計。這些特性確保主軸在嚴苛的工作條件下也能獲得絕對穩定的電源和訊號傳輸,從而顯著減少故障導致的停機時間。

  • 主軸內部設計有螺旋環繞水道,緊密包裹主軸定子。這種設計最大限度地增加了冷卻液與熱源的接觸面積和接觸時間,確保主軸高速旋轉產生的熱量能夠被充分有效地吸收,從而防止主軸過熱。

  • 此水冷系統散熱效率極高。即使在長時間滿載運轉的情況下,也能將溫度穩定控制在40℃以內,使其更適合長時間的木雕工作,並可實現24/7全天候連續運轉。

五軸加工中心用電動主軸 CATEKCNC

五軸加工中心主軸

它適用於五軸加工中心。四種刀具可實現高速切換,使其特別適用於複雜製程的高效加工,並具有極高的性價比。

核心配置
  • 電源配置:

    工業級額定功率:7.5kW(最大可客製化至15kW永磁同步主軸),專為五軸聯動木工加工中心優化設計。尤其適用於榫卯結構加工等高扭力應用情境。

    繞組防護等級為 IP54,確保在木屑環境中穩定輸出電力。

  • 軸承系統:

    8套氮化矽陶瓷球軸承組件,通過ISO 15243-2017標準認證。在12000rpm轉速下,其使用壽命達到傳統鋼軸承的300%。

  • 結構設計:

    雙端主軸堆疊設計,配備四個主軸端連接,可同時安裝四把刀具。

    主動式空氣冷卻技術取消了內部風扇結構,節省了風扇安裝間隙和散熱間隙。與風扇式強製冷卻相比,此技術可將主軸長度縮短15公分。較小的主軸尺寸提高了其在各種安裝環境中的相容性,使其能夠適應更多特殊或複雜的工具機安裝要求。

其他配置
  • 機身材質:

    採用高強度不鏽鋼外殼,其剛性、熱穩定性及耐腐蝕性均顯著優於鋁合金。這種設計有效減少了重切削過程中的變形,確保了長期連續加工的穩定性,並能適應惡劣環境。

    關鍵指標 不銹鋼 鋁合金 意義
    剛性 彈性模量 ≈ 200 GPa 彈性模量 ≈ 70 GPa 在重切削過程中(例如,硬木加工、深浮雕雕刻),它能有效避免因主軸偏轉而引起的刀具路徑偏差或振動痕跡。
    熱穩定性 熱膨脹係數 (CTE) ≈ 10-15 μm/m·°C 熱膨脹係數 (CTE) ≈ 23 μm/m·°C 高速運轉時熱變形較小,對主軸軸承預緊力的影響較可控。
    耐腐蝕性能 氧化層:Al₂O₃ 氧化層:Cr₂O₃ 某些木材(如橡木、胡桃木)含有單寧酸和樹脂,在潮濕環境中容易產生酸性蒸氣。長期暴露於這些物質中可能會導致鋁發生點蝕或氧化。然而,不銹鋼(尤其是含鉻/鉬的316系列不銹鋼)的鈍化膜可以完全抵抗此類腐蝕。
  • 熱管理解決方案:

    主動式空氣冷卻系統,採用定向壓縮空氣通道設計,壓縮空氣規格為6bar@200L/min。與傳統風冷主軸相比,此系統散熱效率提高了20%,並能將連續加工溫度升高控制在ΔT≤30℃以內。

    封閉式進氣管與單向排氣閥結合,確保了系統的良好氣密性,能夠有效阻止灰塵和加工屑進入主軸內部,保護精密內部組件,延長主軸的使用壽命。

  • 加工能力配置:
  • 4工位ER40刀架: 支援最大刀具夾持直徑為 φ26mm(符合 ISO 15488-B 標準)。

    快速換刀方案: 可同時安裝 4 種不同類型的工具,並透過快速旋轉隨選切換工具。

  • 五軸加工相容性:
  • 控制系統: 與具有 RTCP(旋轉刀具中心點)功能的 5 軸 CNC 系統配合使用,可實現最佳運動補償。

    加工能力: 支援±90°連續曲面加工,重複定位精度為0.01mm。尤其適用於各種複雜歐式弧形家具及家具配件的精密銑削和成型。

以下是一些擁有龐大用戶群的主流主軸品牌。它們提供種類繁多的產品,包括MTC主軸、ATC主軸、智慧主軸和雙向旋轉主軸,為您提供更廣泛的選擇。

HSD的電動紡錘體

HSD電動主軸

HSD主軸在高階製造領域的領先地位得益於其高速精密加工能力、智慧維護系統、模組化設計帶來的高效運作和維護,以及跨產業適應性的靈活性。

優點和特點

  • 極高的精度和卓越的加工品質: 刀架組裝完成後,HSD主軸會進行整體動平衡校正,動平衡等級可達G1.0以上-這表示高速運轉時振動極小。憑藉超精密軸承和先進的製造工藝,HSD主軸端部的徑向跳動可控制在0.005mm以內,使其適用於對錶面光潔度要求極高的各種應用場景。

  • 性能強勁,適用範圍廣: HSD主軸提供多種功率輸出和轉速型號,能夠滿足從精細雕刻到重型切割的各種需求。無論是加工木材或金屬,無論是粗加工或精加工,HSD主軸都能提供一致的卓越性能。

  • 先進技術與以使用者為中心的設計: 它配備了成熟的自動換刀(ATC)系統。此外,高階機型還內建溫度感測器,可與數控系統連動:在過熱發生前發出預警或自動關閉主軸,為工具機提供雙重保護。

  • 高可靠性和長使用壽命: 它採用頂級超精密角接觸球軸承/深溝球軸承,並配合合理的預緊力和潤滑方案,確保主軸在長期高速旋轉下的使用壽命,實現全天候不間斷高負載運行。憑藉極長的平均故障間隔時間(MTBF),有效減少停機維護時間和生產成本。

Hiteco電動紡錘

Hiteco電動紡錘

憑藉高速智慧監控、模組化堅固設計、多場景適應性和全球技術支援等核心競爭優勢,海特科主軸已逐漸成為高階加工領域的標竿之選。

優點和特點

  • 卓越的性價比: Hiteco 的性能和品質接近義大利頂級品牌(例如 HSD),但價格更具競爭力。對於預算有限但仍追求可靠性能和精準度的用戶來說,Hiteco 是理想之選。

  • 高可靠性和耐用性: Hiteco主軸以其低故障率和高可靠性而聞名。它們採用頂級品牌的精密角接觸球軸承,確保主軸在高速運轉下的穩定性以及較長的使用壽命。這使得它們非常適合工廠車間24/7全天候連續生產環境。

  • 高轉速和高功率: 它擁有寬廣的轉速範圍,可滿足高速加工需求;同時具備全面的功率覆蓋範圍,可應付各種不同的加工要求。它適用於加工多種材料,例如木材、塑膠和鋁材。

  • 靈活的工具介面: 它支援多種接口,包括 HSK 63F/E/A、ISO 30 和 ER32/40,並相容於自動換刀 (ATC) 和手動換刀 (MTC) 系統。此外,此主軸整體尺寸緊湊,適用於各種空間受限的整合場景。

中國產電動紡錘

中國製造的電動紡錘

中國製造的精密主軸具有溫度控制精準、剛性高、性價比高等優點。它們可選配水冷/風冷雙冷卻模式,結構輕巧,介面相容。在滿足高階數控工具機對速度、精度和穩定性的嚴格要求的同時,還能有效降低採購成本。我們提供來自HQD、長盛、JST等品牌的中國製造的風冷/水冷主軸和自動換刀主軸供您選擇。

優點和特點

  • 極具成本效益: 中國製造的品牌電主軸的一大優勢在於,在提供穩定可靠、精度高的性能的同時,價格遠低於義大利進口高端品牌(如HSD和Hiteco)。對於預算有限但仍需要可靠生產設備的企業和用戶而言,中國製造的電主軸是絕佳之選,能夠帶來更高的投資報酬率。

  • 高效冷卻系統,確保穩定運作: 可選兩種冷卻方式(水冷和風冷):水冷技術透過循環冷卻液控制溫升,確保高負載加工時的穩定性。風冷也是一種可選方案,它利用風扇散熱,無需外部水箱和水泵,簡化了安裝並降低了維護成本。

  • 高精度、高剛性結構: 採用高品質軸承可顯著降低摩擦和磨損。主軸端內孔總跳動控制在±0.002 mm以內。經動態平衡優化後,達到G1.0級平衡精度。結合低振動、低噪音設計,確保高速運轉穩定。

  • 產品線豐富,相容性好:

    產品型號極為豐富,涵蓋風冷、水冷、手動換刀 (MTC) 和自動換刀 (ATC) 等多種類型,功率範圍從幾百瓦到十幾千瓦不等。用戶可根據加工需求輕鬆找到合適的主軸型號。此外,其安裝尺寸和介面與主流主軸品牌相容,方便工具機升級和更換。

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  • 本網站所展示的所有主軸圖片均為各品牌不同產品系列的代表圖片。請諮詢銷售顧問以確認實際安裝的型號。
  • 除非另有說明,本網站上提供的所有數據均基於內部測試結果。 CATEKCNC 主軸研發部門。
  • 產品特性、參數和規格僅供參考,以實際安裝型號為準。
  1. 在 25°C 的環境溫度下,一台 3.2 kW、24,000 RPM 的水冷主軸在達到最高轉速的熱平衡後,溫度上升情況。

  2. 基於溫度上升比較的數據 CATEKCNC 3.2 kW 水冷式電主軸和等效空冷式主軸在達到熱平衡後的最大速度運轉。

  3. 數據比較了傳統的直線水道和間隙為 1.5 毫米的三層螺旋水道設計。

  4. 基於以下比較的數據 CATEKCNC 主軸和競爭對手的主軸均採用非同步馬達和齒輪傳動。

  5. 並非所有主軸都配備散熱片;請以實際產品為準。

  6. A計權(記為dB(A))是一種基於人類聽覺感知的國際標準化聲學測量校正方法。

  7. 熱處理製程包括 830°C 的油淬和 420°C 的回火,金相組織為回火屈氏體。

  8. 屈服強度測試方法參考 ASTM E8/E8M-22 標準。

  9. 採用液壓伺服疲勞試驗機進行夾緊試驗,加載循環頻率為 20 Hz。

  10. 6.0 kW 風冷主軸:前軸承 – 兩個 NSK 7008DB;後軸承 – 兩個 NSK 6004。3.5 kW 風冷主軸:前軸承 – 兩個 NSK 7005DB;後軸承 – 兩個 NSK 6002。

  11. 對於 3.2 kW 水冷主軸:前軸承 – 兩個 NSK 7005;後軸承 – 兩個 NSK 7003。