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。但價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單加工永磁電主軸，一般用于磨床和普通的高速銑床等永磁電主軸。

   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(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種，后者可以實(shí)現(xiàn)位置和速度的反饋永磁同步電主軸，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，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。

傳動(dòng)結(jié)構(gòu)主軸常見(jiàn)使用在加工中心上的有三種，分別是皮帶傳動(dòng)主軸、直結(jié)式主軸和電主軸這三種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)主軸是常見(jiàn)使用在數(shù)控加工中心上的，而齒輪傳動(dòng)主軸就很少使用在數(shù)控加工中心上了，不過(guò)也有，比如使用在多頭加工中心上的比較常見(jiàn)。皮帶傳動(dòng)主軸一般都是使用在小型加工中心和大型加工中心上；而直結(jié)式主軸和電主軸一般在高速加工中心比較常見(jiàn)使用。

高速主軸是高速切削機(jī)床的部件，隨著對(duì)主軸轉(zhuǎn)速要求的不斷提高，傳統(tǒng)的齒輪——皮帶變速傳動(dòng)系統(tǒng)由于本身的振動(dòng)、噪音等原因已不能適應(yīng)要求，取而代之的是一種新穎的功能部件——電主軸，它將主軸電機(jī)與機(jī)床主軸合二為一，實(shí)現(xiàn)了主軸電機(jī)與機(jī)床主軸的一體化。電主軸采用了電子傳感器來(lái)控制溫度，自帶水冷或油冷循環(huán)系統(tǒng)，使主軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)保持恒溫，一般可控制在20°~25°范圍內(nèi)某一設(shè)定溫度，精度為± 0.7°，同時(shí)使用油霧潤(rùn)滑、混合陶瓷軸承等新技術(shù)，使主軸免維護(hù)、長(zhǎng)壽命、高精度。

如何提高電主軸的國(guó)產(chǎn)化

由于電主軸的生產(chǎn)是一個(gè)跨行業(yè)的過(guò)程，需要多工種、多技術(shù)的配合，因此建立一個(gè)什么類(lèi)型的企業(yè)才能滿足這些需要，是們探討的問(wèn)題。

目前我國(guó)功能部件的生產(chǎn)廠家有4種類(lèi)型：“院所型”，由研究所、大專(zhuān)院校以技術(shù)支撐發(fā)展而來(lái)的企業(yè)；“主廠型”，由主機(jī)廠逐步分離出來(lái)以生產(chǎn)某種功能部件為主發(fā)展起來(lái)的企業(yè)；“民企型”，在江浙一帶大量涌現(xiàn)的民營(yíng)企業(yè)，以勞動(dòng)密集型、單一品種為主；“外商合資或是獨(dú)資型”，生產(chǎn)部分較高水平的功能部件，但批量較小，沒(méi)有獨(dú)立的開(kāi)發(fā)能力。

安陽(yáng)市新程軸業(yè)機(jī)械有限公司主營(yíng)電主軸、永磁電主軸、hsk主軸、高速電主軸、車(chē)床電主軸、磨削電主軸。軸承套圈仍為鋼圈，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)改動(dòng)小，易于維護(hù)。電磁懸浮軸承高速性能好，精度高，容易實(shí)現(xiàn)診斷和在線監(jiān)控，但是由于電磁測(cè)控系統(tǒng)復(fù)雜，這種軸承價(jià)格十分昂貴，而且長(zhǎng)期居高不下，至今沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。  

 高速電主軸有較高的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，同時(shí)，具有高精度運(yùn)行、高加工效率的特點(diǎn)，但是，這些特點(diǎn)是建立在動(dòng)平衡基礎(chǔ)上的。電主軸的運(yùn)行狀態(tài)會(huì)受到諸多因素的影響，諸如制造因素，在主軸安裝的過(guò)程中產(chǎn)生誤差，或者存在材料不均勻的問(wèn)題，必然會(huì)產(chǎn)生運(yùn)行不平衡的問(wèn)題。通常電主軸運(yùn)行的過(guò)程中，運(yùn)轉(zhuǎn)速度高可以超過(guò) 10000r/min，甚至可以達(dá)到60000 ～ 100000r/min。當(dāng)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，即便所存在的不平衡非常微小，都有可能影響主軸回轉(zhuǎn)的精度，甚至?xí)绊戄S承支承系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，所以，需要嚴(yán)格要求高速電主軸的動(dòng)平衡精度。