【導讀】developtendency.temperaturerise.

　　

【正文】 通常將軸承座孔直接設計在主軸箱上，為加裝電機定子，必須至少開放一端。 主軸高速旋轉時，任何小的不平衡質(zhì)量即可引起電主軸大的高頻振動。因此精密電主軸的動平衡精度要求達到 G1~。對于這種等級的動平衡，采用常規(guī)的方法即僅在裝配前對主軸上的每個零件分別進行動平衡是遠遠不夠的，還需在裝配后進行整體的動平衡，甚至還要設計專門的自動平衡系統(tǒng)來實現(xiàn)主軸的在線動平衡。另外，在設計電主軸時，必須嚴格遵守結構對稱原則，鍵 聯(lián)接和螺紋聯(lián)接在電主軸上被禁止使用，而普遍采用過盈聯(lián)接，并以此來實現(xiàn)轉矩的傳遞。過盈聯(lián)接與螺紋聯(lián)接或鍵聯(lián)接相比有：不會在主軸上產(chǎn)生彎曲和扭轉應力，對主軸的旋轉精度沒有影響；主軸的動平衡易得到保證等優(yōu)點。轉子與轉軸之間的過盈聯(lián)接分為兩類，一類是通過套筒實現(xiàn)的，此結構便于維修拆卸；另一類是沒有套筒，轉子直接過盈聯(lián)接在轉軸上，此類聯(lián)接轉子裝配后不可拆卸。由于內(nèi)孔與轉軸配合面之間有很大的過盈量，所以轉子與轉軸可以采用轉軸冷縮和轉子熱脹法裝配。帶有套筒的聯(lián)接拆卸時，需向轉子套筒上預留的油孔中高壓注油，迫使轉子的過盈套 筒漲開，即可順利拆卸下電機的轉子。電機定子通過一個冷卻套固定裝在電主軸的箱體中。 在數(shù)控機床中，電主軸通常采用變頻調(diào)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(tài)性能不夠理想，在低速時控制性能不佳，輸出功率不夠穩(wěn)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(xiàn)驅動和控制，具有良好的動態(tài)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(xiàn)啟動后瞬時達到允許極限速度。這種驅動器又有開環(huán)和閉環(huán)兩種，后者可以實現(xiàn)位置和速度的反饋，不僅具有更好的動態(tài)性能，11 還可以實現(xiàn) C軸功能；而前者動態(tài)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(fā)展起來的 一 種新型的高性能交流調(diào)速技術，控制思想新穎，系統(tǒng)結構簡潔明了，適合于高速電主軸 的驅動， 能滿足高速電主軸高轉速、寬調(diào)速范圍、高速瞬間準停的動態(tài)特性和靜態(tài)特性的要求，已成為交流傳動領域的一個熱點技術。 電主軸的發(fā)展趨勢 隨著機床技術、高速切削技術的發(fā)展和實際應用的需要，人們對機床電主軸的性能也提出了越來越高的要求，電主軸技術的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1）向高速大功率和低速大轉矩方向發(fā)展 （ 2）向高精度、高剛度方向發(fā)展 （ 3）向精確定向（準停）方向發(fā)展 （ 4）向快速起、停方向發(fā)展 （ 5）向超高速方向發(fā)展 （ 6）向標準化方向發(fā)展 The electrical unit of high speed main shaft The representative application of high speed processing is to carry out milling with the milling cutter of hard alloy of little diameter for the of aluminium alloy, model and the mould of various materials, the rotational speed of machine tool of main shaft is to cut speed scope and the / rotational speed of cutting tool of main shaft that calculated according to the diameter of milling cutter of this speed and difference reasonably according to the economy that the modern material of cutting tool can reach to determine. Evidently only cuting Tai or nickel alloy , because of cutting tool can reach cut speed reasonably lower ( 300 m/min below ), the highest rotational speed of cutter spindle but in r/min of ten thousands below besides, other materials cut the / highest rotational speed of cutting tool of main shaft that will be beged in r/min of ten thousands more than, even ask to reach r/min of fifty thousands to r/min of eighty thousands. As this high rotational speed of main shaft, with the main transmission structural( generator add positive drive and ship of leather belt) way that general machine tool uses , is impossible to realize , normally need to adopt from the generator of frequency control and the main shaft of machine tool integrated together the electrical main shaft claimed direct drive e to realize. Electrical main shaft realizes the wide speed adjustment of main shaft through exchanging frequency control and vector control. It39。s advantage is not only easier main transmission structure, reduce the system of main transmission turn inertia, and have reduced power sumption , have raised the ability that realizes the higher speed of main shaft and adds deceleration degree , so can also realize to decide angle allow fast Ding ( C axle control ) function, this is very important for with high speed processing machine tool. Certainly, the design production of the high speed of main shaft will be 12 concerned with a lot of special problems, as lubrication way and the structural type of the supporting of main shaft ( generator rotor ) generator give out heat with cooling measure, the problem of dynamic balancing as well as the connection of main shaft and cutting tool, it is studied and solved that luckily these problems has had a lot of research units and has gone on , the with high speed electrical unit of main shaft is being domestic and international to have got the special manufacturer domestic production that has carried out specialization and seriation , the design producer of machine tool needs only that according to processing, object asks , determines the needed rotational speed of main shaft with torque scope e choose reasonably have been. 高速電主軸單元 高速加工的典型應用是以小直徑的硬質(zhì)合金銑刀來對各種材 料的模具 ,模型和鋁合金件進行銑削 ,機床主軸轉速是根據(jù)現(xiàn)代刀具材料所能達到的經(jīng)濟合理切削速度范圍 (圖 3)和按此速度及不同的銑刀直徑所計算得的刀具 /主軸轉速 (圖 4)來確定 .可見除切削鈦或鎳合金時 ,由于刀具所能達到的合理切削速度較低 (300m/min 以下 ),刀具主軸最高轉速可在10000r/min 以下外 ,其他材料的切削所要求的刀具 /主軸最高轉速都在 10000r/min 以上 ,甚至要求達到 50000r/min 至 80000r/ ,采用一般機床用的主傳動結構(電機加皮帶輪和齒輪傳動 )方式是不可能實現(xiàn) 的 ,一般都需采用由變頻調(diào)速電機和機床主軸集成在一起的所謂 電主軸 直接驅動來實現(xiàn) . 電主軸是通過交流變頻調(diào)速和矢量控制來實現(xiàn)主軸的寬調(diào)速的 .它的優(yōu)點不僅是簡化了主傳動結構 ,減少主傳動系統(tǒng)的轉動慣量 ,而且降低了功耗 ,提高了實現(xiàn)更高主軸速度和加減速度的能力 ,從而也可實現(xiàn)定角度的快速準仃 (C 軸控制 )功能 ,這對高速加工機床是十分重要的 . 當然 ,高速主軸本身的設計制造會涉及許多特殊問題 ,如主軸 (電機轉子 )支承的結構型式和潤滑方式 ,電機的發(fā)熱和冷卻措施 ,主軸和刀具的連接以及動平衡問題等 ,好在這些問題已有許多科研單位進行了研究和解決 ,高速電主軸單元在國內(nèi)外均有了專門的生產(chǎn)廠家進行了專業(yè)化 ,系列化的生產(chǎn) ,機床設計制造者只需根據(jù)加工對象要求 ,確定所需的 表面主軸轉速和扭具范圍 來合理地選用就是了 .