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數控電主軸怎么判斷?
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    數控電主軸怎么判斷?

    日期:2019-05-23 13:57
    電主軸是最近幾年在數控機床領域出現的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術。主軸是一套組件,它包括電主軸本身及其附件:電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置、內置編碼器、換刀裝置等。這種主軸電動機與機床主軸“合二為一”的傳動結構形式,使主軸部件從機床的傳動系統和整體結構中相對獨立出來,因此可做成“主軸單元”,俗稱“電主軸”,特性為高轉速、高精度、低噪音、內圈帶鎖口的結構更適合噴霧潤滑。
     
    數控電主軸
    電主軸是在數控機床領域出現的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術,它與直線電機技術、高速刀具技術一起,把高速加工推向一個新時代。電主軸是一套組件,它包括電主軸本身及其附件:電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置、內置編碼器、換刀裝置等。電動機的轉子直接作為機床的主軸,主軸單元的殼體就是電動機機座,并且配合其他零部件,實現電動機與機床主軸的一體化。
    隨著電氣傳動技術(變頻調速技術、電動機矢量控制技術等)的迅速發展和日趨完善,高速數控機床主傳動系統的機械結構已得到極大的簡化,基本上取消了帶輪傳動和齒輪傳動。機床主軸由內裝式電動機直接驅動,從而把機床主傳動鏈的長度縮短為零,實現了機床的“零傳動”。這種主軸電動機與機床主軸“合二為一”的傳動結構形式,使主軸部件從機床的傳動系統和整體結構中相對獨立出來,因此可做成“主軸單元”,俗稱“電主軸”。由于當前電主軸主要采用的是交流高頻電動機,故也稱為“高頻主軸”。由于沒有中間傳動環節,有時又稱它為“直接傳動主軸”。
    電主軸結構:
    電主軸由無外殼電機、主軸、軸承、主軸單元殼體、驅動模塊和冷卻裝置等組成。電機的轉子采用壓配方法與主軸做成一體,主軸則由前后軸承支承。電機的定子通過冷卻套安裝于主軸單元的殼體中。主軸的變速由主軸驅動模塊控制,而主軸單元內的溫升由冷卻裝置限制。在主軸的后端裝有測速、測角位移傳感器,前端的內錐孔和端面用于安裝刀具。
     
    數控電主軸
    電主軸的驅動:
    電主軸的電動機均采用交流異步感應電動機,由于是用在高速加工機床上,啟動時要從靜止迅速升速至每分鐘數萬轉乃至數十萬轉,啟動轉矩大,因而啟動電流要超出普通電機額定電流5~7倍。其驅動方式有變頻器驅動和矢量控制驅動器驅動兩種。變頻器的驅動控制特性為恒轉矩驅動,輸出功率與轉矩成正比。機床最新的變頻器采用先進的晶體管技術,可實現主軸的無級變速。機床矢量控制驅動器的驅動控制為在低速端為恒轉矩驅動,在中、高速端為恒功率驅動。
    在數控機床中,電主軸通常采用變頻調速方法。目前主要有普通變頻驅動和控制、矢量控制驅動器的驅動和控制以及直接轉矩控制三種控制方式。
    普通變頻為標量驅動和控制,其驅動控制特性為恒轉矩驅動,輸出功率和轉速成正比。普通變頻控制的動態性能不夠理想,在低速時控制性能不佳,輸出功率不夠穩定,也不具備C軸功能。但價格便宜、結構簡單,一般用于磨床和普通的高速銑床等。
    矢量控制技術模仿直流電動機的控制,以轉子磁場定向,用矢量變換的方法來實現驅動和控制,具有良好的動態性能。矢量控制驅動器在剛啟動時具有很大的轉矩值,加之電主軸本身結構簡單,慣性很小,故啟動加速度大,可以實現啟動后瞬時達到允許極限速度。這種驅動器又有開環和閉環兩種,后者可以實現位置和速度的反饋,不僅具有更好的動態性能,還可以實現C軸功能;而前者動態性能稍差,也不具備C軸功能,但價格較為便宜。
    直接轉矩控制是繼矢量控制技術之后發展起來的又一種新型的高性能交流調速技術,其控制思想新穎,系統結構簡潔明了,更適合于高速電主軸的驅動,更能滿足高速電主軸高轉速、寬調速范圍、高速瞬間準停的動態特性和靜態特性的要求,已成為交流傳動領域的一個熱點技術。
    電主軸具有結構緊湊、重量輕、慣性小、噪聲低、響應快等優點,而且轉速高、功率大,簡化機床設計,易于實現主軸定位,是高速主軸單元中的一種理想結構。電主軸軸承采用高速軸承技術,耐磨耐熱,壽命是傳統軸承的幾倍。
     
    數控電主軸
    數控機床主軸傳動的方式:
    1、帶有變速齒輪的主傳動,大、中型數控機床采用這種變速方式。通過少數幾對齒輪降速,擴大輸出轉矩,以滿足主軸低速時對輸出轉矩特性的要求。
    2、通過帶傳動的主傳動,主要應用于轉速較高、變速范圍不大的機床。電動機本身的調速就能滿足要求,可以避免齒輪傳動引起的振動與噪音。
    3、用兩個電機分別驅動主軸,上述兩種方式的混合傳動,高速時帶輪直接驅動主軸,低速時另一個電機通過齒輪減速后驅動主軸。
    4、內裝電動機主軸傳動結構,大大簡化主軸箱體與主軸的結構,有效提高主軸部件的剛度,但主軸輸出轉矩小,電動機發熱對主軸影響較大。
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