電主軸三種控制方式的對比分析

 普通變頻為標量驅(qū)動和控制，其驅(qū)動控制特性為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動，輸出功率和轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)簡單同步永磁電主軸廠家，一般用于磨床和普通的高速銑床等永磁電主軸。

   矢量控制技術模仿直流電動機的控制，以轉(zhuǎn)子磁場定向，用矢量變換的方法來實現(xiàn)驅(qū)動和控制，具有良好的動態(tài)性能。矢量控制驅(qū)動器在剛啟動時具有很大的轉(zhuǎn)矩值，加之電主軸本身結(jié)構(gòu)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(qū)動器又有開環(huán)和閉環(huán)兩種，后者可以實現(xiàn)位置和速度的反饋永磁同步電主軸，不僅具有更好的動態(tài)性能，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(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制技術之后發(fā)展起來的又一種新型的交流調(diào)速技術，其控制思想新穎，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔明了，更適合于高速電主軸的驅(qū)動永磁電主軸廠家，更能滿足高速電主軸高轉(zhuǎn)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。

   通過對比可以看出，直接轉(zhuǎn)矩控制這一控制方式更適合電主軸的驅(qū)動，設計的電主軸直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)特性，將直接轉(zhuǎn)矩控制方法應用于電主軸驅(qū)動控制系統(tǒng)是可行的，較適應高速數(shù)控機床驅(qū)動控制系統(tǒng)的快速響應要求。

高速電主軸的兩種冷卻方式

  對于電主軸的整體冷卻，通常有液體冷卻和空氣強制冷卻兩種方式。

   (1)液體冷卻是指在電主軸的內(nèi)部設計冷卻水循環(huán)，在外部配備相應的冷卻機,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)點設計簡單可靠,冷卻效果較為明顯，缺點是對主軸軸芯的冷卻效果比較差,冷卻機的成本比較高。

   (2)空氣強制冷卻是指在電主軸的殼體與電機定子之間設計一個強制對流的通道,電機的發(fā)熱量通過熱傳導進入到強制對流區(qū),把熱量帶入空氣中,實現(xiàn)電主軸的恒溫工作?？諝鈴娭评鋮s具有無污染的特點。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)帶走一部分電機的熱量。

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

電主軸的價位從幾萬元到幾十萬元不等，在機床成本構(gòu)成中占有一定比例。電主軸的質(zhì)量、性能和水平在很大程度上決定了整機的質(zhì)量、性能和水平，為此，日本學者將包括電主軸在內(nèi)的功能部件產(chǎn)業(yè)統(tǒng)稱為“中場”產(chǎn)業(yè)，取其足球“中場”術語的寓意，一是表明它在從原材料到整機的產(chǎn)業(yè)鏈中，處于“中場”位置，另一含義是取勝的關鍵在于它能否能夠控制“中場”。

  前端伸長40mm，機械手臂旋轉(zhuǎn)時可避開工裝器具，便于產(chǎn)品切割；選用了熱縮筒夾與之配套使用，節(jié)省了每次更換刀具重新對刀的時間，提高了工作效率。主軸大功率達到5000W，強大的功率輸出，可加工的材料范圍擴大，自身重量3.5KG，輕巧便捷，采用HSK夾頭，精度高，大夾持范圍可到達10mm，通氣自動換刀，提高了工作效率。主軸大功率達到5000W，強大的功率輸出，可加工的材料范圍擴大，自身重量3.5KG，輕巧便捷，采用HSK夾頭，精度高，大夾持范圍可到達10mm，通氣自動換刀，提高了工作效率。

在制造機械產(chǎn)品的過程中，應用高速加工技術，很多難題都能夠得到解決，而且加工精度高，質(zhì)量有所保證，所以，該技術在制造業(yè)廣泛應用，并已經(jīng)成為主流技術?，F(xiàn)在高速電主軸技術發(fā)展迅速，各個行業(yè)都根據(jù)自身的需要對該技術進行深入研究，在提高技術應用效率的同時，還要發(fā)揮其節(jié)能環(huán)保特性，實現(xiàn)智能化發(fā)展。

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