磨削技術(shù)
超高速磨床高速電主軸結(jié)構(gòu)及工作原理 |
| 發(fā)布時(shí)間：2020/6/29 |
| 超高速磨床的總體結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)大件要有很高的動、靜剮度，通常采用有限元法進(jìn)行分析和優(yōu)化，機(jī)床的安全防護(hù)也很重要，但最關(guān)鍵的還是主軸系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)。 (1)電主軸結(jié)構(gòu)與類型 電主軸系統(tǒng)構(gòu)成如圖20所示，主要由電主軸、變頻驅(qū)動模塊、CNC控制系統(tǒng)、油氣潤滑系統(tǒng)、恒溫強(qiáng)制冷卻系統(tǒng)和高壓供氣系統(tǒng)等組成。 當(dāng)前的高速電主軸i，幾乎都是內(nèi)置異步交流感應(yīng)電動機(jī)。異步型電主軸的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡單，制造工藝相對成熟和安裝方便，特別是可以更大限度地減弱磁場，易于實(shí)現(xiàn)高速化。 國外正研討在電主軸中內(nèi)置交流永磁同步電動機(jī)的問題。與異步感應(yīng)電動機(jī)相比，永磁同步電動機(jī)有如下優(yōu)點(diǎn)：用永磁材料制造的轉(zhuǎn)子在工作過程中不發(fā)熱，解決了目前內(nèi)置的異步感應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)熱且難于充分冷卻的問題；功較大的功率和轉(zhuǎn)矩；低速性能好，易于弱點(diǎn)，那就是功率容量有限，弱磁困難床公司有內(nèi)置永磁同步電動機(jī)的電主軸此種產(chǎn)品出售。有不少人認(rèn)為，對在弱壓縮空氣過濾裝置電主軸  圖20電主軸系統(tǒng)構(gòu)成率密度大，工作效率高，即可用較小的尺寸得到實(shí)現(xiàn)精密控制等。然而，永磁同步電動機(jī)也有其.不利于實(shí)現(xiàn)高速化。故迄今為止，只有個別機(jī)在展會上亮相，而專業(yè)化的電主軸制造廠尚沒有磁場運(yùn)行的高轉(zhuǎn)速電主軸，似乎用異步感應(yīng)電動(2)電主軸工作原理 電主軸工作時(shí)，直接帶動刀具高速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對工件的高速切削。切削的旋轉(zhuǎn)動力由中部的電動機(jī)定轉(zhuǎn)子提供。切削速度通過永磁電機(jī)的調(diào)速控制模塊改變變頻驅(qū)動系統(tǒng)的供電頻率和供電電壓來實(shí)現(xiàn)。電主軸的高剛性主要由主軸本身的剛度、軸承剮度、主軸與軸承及軸承座之間的結(jié)合面剛度來保證。 電主軸的高精度主要由總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)精度、主軸精度、軸承精度、軸承定位環(huán)及軸承隔圈精度和軸系零件的裝配精度來保證。 為了有效控制軸承、主軸和電動機(jī)的溫升，該電主軸配備有外循環(huán)的強(qiáng)制恒溫冷卻系統(tǒng)，可保證軸承和電動機(jī)工作在允許的溫度條件之下。 目前主要采用PWM變頻調(diào)速技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電主軸的高速化，執(zhí)行此項(xiàng)任務(wù)的既有普通變頻調(diào)速器，又有矢量控制驅(qū)動器。前者為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動，輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比；后者在低速端(額定轉(zhuǎn)速以下)為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動，在中、高速端為恒功率驅(qū)動。高速數(shù)控磨床電主軸，基本上都采用后者(即矢量控制驅(qū)動器)。矢量控制驅(qū)動器又有開環(huán)型和閉環(huán)型之分，閉環(huán)型在主軸上裝有高性能編碼器作為檢測元件，以實(shí)現(xiàn)位置和速度反饋，從而有更好的動態(tài)性能，還可以實(shí)現(xiàn)主軸的定向準(zhǔn)停和C軸功戧。 主軸電動機(jī)和機(jī)床主軸合為一體的電主軸，“高頻主軸”。圖7-21所示為電主軸的結(jié)構(gòu)簡圖，接驅(qū)動主軸，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)、主軸一體化的功能。 通常采用的是交流高頻電動機(jī)，故也稱為其主要特征是將電動機(jī)內(nèi)置于主軸內(nèi)部。  圖21 電主軸的結(jié)構(gòu)簡圖 1-電源接口；2-電動機(jī)反饋；3-后軸承；4-無外殼主軸電動機(jī)；5-主軸；6-主軸箱體；7-前軸承 |
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