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)控制性能不佳同步永磁電主軸廠家，輸出功率不夠穩(wěn)定永磁電主軸，也不具備C軸功能。但價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，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)加速度大永磁同步電主軸，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，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，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)，其控制思想新穎永磁電主軸廠家，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔明了，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。

1、齒輪傳動(dòng)主軸：其轉(zhuǎn)速一般在6000r/min，電主軸剛性好、比較適合重切削的場(chǎng)合，其主軸一般配備到多頭的機(jī)床上；

2、皮帶傳動(dòng)主軸：其轉(zhuǎn)速在8000r/min，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)容易、緩沖能力強(qiáng)、在主軸過(guò)載情況下打滑有效保護(hù)主軸；

3、直結(jié)式主軸：其主軸與電機(jī)通過(guò)軸聯(lián)器連接驅(qū)動(dòng)，扭曲大、能耗小、其轉(zhuǎn)速在12000r/min以上，此類主軸一般使用在高速加工中心上；

4、電主軸：主軸與電機(jī)融為一體，其電機(jī)就是主軸，主軸就是電機(jī)，也可以這樣說(shuō)主軸與電機(jī)合二為一了，此主軸的傳動(dòng)鏈幾乎為零，其主軸的轉(zhuǎn)速在18000-40000r/min之間，還有更高轉(zhuǎn)速的電主軸，比如國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的電主軸軸承采用了磁浮軸承和靜承，其轉(zhuǎn)速可達(dá)到100000r/min，此類主軸一般應(yīng)用在高速加工中心上。

另外磨用電主軸由于轉(zhuǎn)速分檔比較接近，用戶完全可以分開選擇不同的磨削要求，以更大更好的發(fā)揮電主軸的工作能力和效率潛力。而銑削和加工中心用電主軸在設(shè)計(jì)上通常有恒扭矩段和恒功率段相配合，以滿足寬速度范圍內(nèi)的切削需要，低速需要大扭矩重切削，高速需要一定功率的精切削，所以電機(jī)制式與磨用電主軸等有較大不同。另外，磨用電主軸的電機(jī)參數(shù)制式通常標(biāo)注S6制工作制，有S6-40%、S6-60%等幾種，這是與磨削的工作特性所分不開的，磨削時(shí)一個(gè)工件的磨削拍節(jié)通常包括，快速進(jìn)刀、磨削、退刀、修砂輪等幾個(gè)步驟，電機(jī)功率的消耗不是恒定的負(fù)載，而且在磨用電主軸電機(jī)的設(shè)計(jì)上我們通常要提高其過(guò)載能力，因此，在看磨削電主軸的參數(shù)時(shí)會(huì)看到S1和S6兩組參數(shù)，S6通常比S1高出較多，一是與電機(jī)工作制有關(guān)，一是與電機(jī)的過(guò)載能力有關(guān)，標(biāo)注S6制功率表明電機(jī)可以在30s~120s內(nèi)短時(shí)過(guò)載到該功率制，長(zhǎng)期使用只能按S1制使用，這一點(diǎn)是與其他電主軸不太相似的地方，一定要注意。

高速電機(jī)技術(shù)：電主軸是電動(dòng)機(jī)與主軸融合在一起的產(chǎn)物，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子即為主軸的旋轉(zhuǎn)部分，理論上可以把電主軸看作一臺(tái)高速電動(dòng)機(jī)。關(guān)鍵技術(shù)是高速度下的動(dòng)平衡；

潤(rùn)滑：電主軸的潤(rùn)滑一般采用定時(shí)定量油氣潤(rùn)滑；也可以采用脂潤(rùn)滑，但相應(yīng)的速度要打折扣。所謂定時(shí)，就是每隔一定的時(shí)間間隔注一次油。所謂定量，就是通過(guò)一個(gè)叫定量閥的器件，控制每次潤(rùn)滑油的油量。而油氣潤(rùn)滑，指的是潤(rùn)滑油在壓縮空氣的攜帶下，被吹入陶瓷軸承。油量控制很重要，太少，起不到潤(rùn)滑作用；太多，在軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)因油的阻力而發(fā)熱。

冷卻裝置：為了盡快給高速運(yùn)行的電主軸散熱，通常對(duì)電主軸的外壁通以循環(huán)冷卻劑，冷卻裝置的作用是保持冷卻劑的溫度。

電主軸所采用的電動(dòng)機(jī)多為交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，由于永磁電機(jī)增強(qiáng)了使用性能，交流永磁同步電動(dòng)機(jī)被廣泛應(yīng)用，所表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)點(diǎn)是，電主軸轉(zhuǎn)子不再散發(fā)熱量，電主軸不再產(chǎn)生熱變形，轉(zhuǎn)子沒(méi)有損耗，電主軸的運(yùn)行效率提高，減小了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，啟動(dòng)和準(zhǔn)停的速度加快。當(dāng)電主軸處于低速運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，也能保持良好的性能。

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