如前所述，金属切削机床的主轴功率决定于机床设计要求的切削能力，即机床每分钟能够切削的金属材料体积，它与机床的加工方式有关，典型加工的计算方法如下。

1.车削加工

车削加工的每分钟切削体积与加工直径D、进给速度F、切削深度d有关，其计算式如下：

Q=πDdF/1000（7.1-2）

式中Q——每分钟切削的体积（cm³/min）；

D——平均切削直径（mm）；

d——切削深度（mm）；

F——切削进给速度（mm/min）。

2.铣削加工

铣削加工的每分钟切削体积Q与图7.1-3所示的铣削宽度W、进给速度F、铣削深度d有关，计算公式如下：

Q=WdF/1000（7.1-3）

式中Q——每分钟切削的体积（cm³/min）；

W——铣削宽度（mm）；

d——铣削深度（mm）；

F——切削进给速度（mm/min）。

图7.1-3 铣削体积的计算

3.孔加工(www.daowen.com)

钻孔加工的每分钟切削体积Q与钻孔直径D、进给速度F有关，计算公式如下（无预钻孔）：

式中Q——每分钟切削的体积（cm³/min）；

D——钻孔直径（mm）；

F——切削进给速度（mm/min）。

4.功率选择实例

【例1】 假设某数控车床要求的切削能力为：能够利用高速钢刀具、对硬度为HB180、直径100mm的钢件，进行单边3mm以上的切削加工。机床主传动系统采用2级齿轮变速，低速档的传动比为1∶6、传动效率为0.8，其主电动机功率可按以下方法选择。

对于普通加工，利用高速钢刀具加工硬度为HB180的钢件，其切削速度可取30m/min，主轴每转进给量可取0.3mm，因此，其切削参数可计算如下。主轴转速：

进给速度：F=0.3×95=29（mm/min）

车削能力：Q=πDdF/1000=π×100×3×29/1000=27.33（cm³/min）切削功率：

以上切削功率P是主轴在转速95r/min时的输出功率，它不是主轴在额定转速下的功率输出。在本机床上，由于低速档传动比为1∶6，当主轴转速为95r/min时，主电动机的转速应为570r/min，要求的电动机输出功率应大于1.37kW。因此，当选择额定转速为2000r/min的交流主轴电动机驱动时，由于电动机在额定转速以下区域为恒转矩调速，其输出功率与转速成正比，故电动机的额定功率应选择为

故可选择额定转速2000r/min、额定输出功率5.5kW的交流主轴电动机，如FANUC公司的βiI6/10000等。

【例2】假设某加工中心要求的切削能力为：能利用高速钢刀具、对硬度为HB180的钢件，进行直径25mm的钻孔加工。机床主传动系统采用同步带1∶1传动，传动效率取0.95，其主电动机功率可按以下方法计算。

对于通常情况，高速钢刀具对硬度为HB180钢件的钻孔加工，其切削速度可取21m/min，主轴每转进给量为0.3mm，因此，其切削参数可计算如下。主轴转速：进给速度：F=0.3×267=80（mm/min）钻孔能力：切削功率：

同样，以上切削功率是主轴在转速为267r/min时的输出功率，而不是主轴在额定转速下的功率输出。本机床的主轴与电动机为1∶1连接，因此，如选择额定转速为2000r/min的交流主轴电动机，则其额定功率应大于11.3kW；而选择额定转速为1500r/min的电动机，则额定功率应大于8.43kW。

由于单次钻孔加工时间不太可能超过30min，故可选择额定转速为2000r/min、输出功率11/15kW的FANUC-βiI12/8000等主轴电动机。如进一步考虑经济性，也可选择额定转速2000min、输出功率7.5/11 kW的FANUC-βiI8/8000等主轴电动机，其15min的输出功率也可达11kW。