電主軸三種控制方式的對(duì)比分析

 普通變頻為標(biāo)量驅(qū)動(dòng)和控制，其驅(qū)動(dòng)控制特性為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)，輸出功率和轉(zhuǎn)速成正比。普通變頻控制的動(dòng)態(tài)性能不夠理想，在低速時(shí)控制性能不佳，輸出功率不夠穩(wěn)定，也不具備C軸功能永磁電主軸。但價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單永磁電主軸，一般用于磨床和普通的高速銑床等。

   矢量控制技術(shù)模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，以轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向，用矢量變換的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)和控制，具有良好的動(dòng)態(tài)性能。矢量控制驅(qū)動(dòng)器在剛啟動(dòng)時(shí)具有很大的轉(zhuǎn)矩值，加之電主軸本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，慣性很小，故啟動(dòng)加速度大，可以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)后瞬時(shí)達(dá)到允許極限速度。這種驅(qū)動(dòng)器又有開環(huán)和閉環(huán)兩種永磁同步電主軸，后者可以實(shí)現(xiàn)位置和速度的反饋，不僅具有更好的動(dòng)態(tài)性能，還可以實(shí)現(xiàn)C軸功能；而前者動(dòng)態(tài)性能稍差，也不具備C軸功能永磁電主軸，但價(jià)格較為便宜。

   直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制技術(shù)之后發(fā)展起來(lái)的又一種新型的交流調(diào)速技術(shù)，其控制思想新穎，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔明了永磁電主軸廠家，更適合于高速電主軸的驅(qū)動(dòng)，更能滿足高速電主軸高轉(zhuǎn)速、寬調(diào)速范圍、高速瞬間準(zhǔn)停的動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性的要求，已成為交流傳動(dòng)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)技術(shù)。

   通過(guò)對(duì)比可以看出，直接轉(zhuǎn)矩控制這一控制方式更適合電主軸的驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)的電主軸直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)靜態(tài)特性，將直接轉(zhuǎn)矩控制方法應(yīng)用于電主軸驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是可行的，較適應(yīng)高速數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的快速響應(yīng)要求。

高速電主軸的兩種冷卻方式

  對(duì)于電主軸的整體冷卻，通常有液體冷卻和空氣強(qiáng)制冷卻兩種方式。

   (1)液體冷卻是指在電主軸的內(nèi)部設(shè)計(jì)冷卻水循環(huán)，在外部配備相應(yīng)的冷卻機(jī),使冷卻液體在主軸內(nèi)部循環(huán)帶走內(nèi)部熱量。這種冷卻方式的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠,冷卻效果較為明顯，缺點(diǎn)是對(duì)主軸軸芯的冷卻效果比較差,冷卻機(jī)的成本比較高。

   (2)空氣強(qiáng)制冷卻是指在電主軸的殼體與電機(jī)定子之間設(shè)計(jì)一個(gè)強(qiáng)制對(duì)流的通道,電機(jī)的發(fā)熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)進(jìn)入到強(qiáng)制對(duì)流區(qū),把熱量帶入空氣中,實(shí)現(xiàn)電主軸的恒溫工作?？諝鈴?qiáng)制冷卻具有無(wú)污染的特點(diǎn)。如果使用靜壓氣體軸承，可以利用靜壓氣體軸承的氣體在主軸內(nèi)部循環(huán)帶走一部分電機(jī)的熱量。

冷卻裝置

如果工作時(shí)電主軸溫度過(guò)高，會(huì)對(duì)設(shè)備造成傷害，為了給高速運(yùn)行的電主軸散熱，盡快降低工作溫度，通常須要使用循環(huán)冷卻劑，循環(huán)冷卻劑作用于電主軸外壁，并帶走電主軸的部分熱量；

內(nèi)置脈沖編碼器

這是一種采用光學(xué)傳感器原理的位置檢測(cè)元件，可以實(shí)現(xiàn)非接觸式的檢測(cè)，編碼盤安裝在電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上，在旋轉(zhuǎn)中將會(huì)自動(dòng)測(cè)定軸旋轉(zhuǎn)的角度、位置及速度變化，并將檢測(cè)結(jié)果以電脈沖形式輸出；

電主軸在數(shù)控機(jī)床中的作用越來(lái)越重要，主要是因?yàn)楝F(xiàn)在的機(jī)械加工工藝要求的主軸轉(zhuǎn)速越來(lái)越高，因此高轉(zhuǎn)速越來(lái)越成為衡量一個(gè)產(chǎn)品水平的標(biāo)志。誰(shuí)先采用了更高轉(zhuǎn)速的主軸，誰(shuí)便在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中擁有了一張硬牌。因此電主軸發(fā)展的趨勢(shì)就是：以廠家生產(chǎn)的高質(zhì)量的電主軸取代各機(jī)床廠家自己生產(chǎn)的傳統(tǒng)主軸，從而提高數(shù)控機(jī)床的轉(zhuǎn)速，加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

當(dāng)電主軸處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的時(shí)候，要保證其剛度以及回轉(zhuǎn)精度，需要對(duì)重要的零件精密加工，甚至需要超精密加工，在裝配主軸零部件的時(shí)候，要提高精密度。在主軸單元中，對(duì)工件都需要精密加工，包括殼體的加工、軸承座的加工等等都要有較高的精密度，軸承隔圈會(huì)隨著主軸高速旋轉(zhuǎn)，對(duì)加工精密度也有較高的要求。另外，在高速電主軸上進(jìn)行加工刀具的裝配過(guò)程中，需要采用先進(jìn)的工藝技術(shù)，且裝配的精密度要符合要求。