磨削技术
超高速磨床高速电主轴结构及工作原理 |
| 发布时间：2020/6/29 |
| 超高速磨床的总体结构和基础大件要有很高的动、静剐度，通常采用有限元法进行分析和优化，机床的安全防护也很重要，但最关键的还是主轴系统和进给系统。 (1)电主轴结构与类型 电主轴系统构成如图20所示，主要由电主轴、变频驱动模块、CNC控制系统、油气润滑系统、恒温强制冷却系统和高压供气系统等组成。 当前的高速电主轴i，几乎都是内置异步交流感应电动机。异步型电主轴的优点是结构较简单，制造工艺相对成熟和安装方便，特别是可以更大限度地减弱磁场，易于实现高速化。 国外正研讨在电主轴中内置交流永磁同步电动机的问题。与异步感应电动机相比，永磁同步电动机有如下优点：用永磁材料制造的转子在工作过程中不发热，解决了目前内置的异步感应电动机转子发热且难于充分冷却的问题；功较大的功率和转矩；低速性能好，易于弱点，那就是功率容量有限，弱磁困难床公司有内置永磁同步电动机的电主轴此种产品出售。有不少人认为，对在弱压缩空气过滤装置电主轴  图20电主轴系统构成率密度大，工作效率高，即可用较小的尺寸得到实现精密控制等。然而，永磁同步电动机也有其.不利于实现高速化。故迄今为止，只有个别机在展会上亮相，而专业化的电主轴制造厂尚没有磁场运行的高转速电主轴，似乎用异步感应电动(2)电主轴工作原理 电主轴工作时，直接带动刀具高速旋转实现对工件的高速切削。切削的旋转动力由中部的电动机定转子提供。切削速度通过永磁电机的调速控制模块改变变频驱动系统的供电频率和供电电压来实现。电主轴的高刚性主要由主轴本身的刚度、轴承剐度、主轴与轴承及轴承座之间的结合面刚度来保证。 电主轴的高精度主要由总体结构的设计精度、主轴精度、轴承精度、轴承定位环及轴承隔圈精度和轴系零件的装配精度来保证。 为了有效控制轴承、主轴和电动机的温升，该电主轴配备有外循环的强制恒温冷却系统，可保证轴承和电动机工作在允许的温度条件之下。 目前主要采用PWM变频调速技术来实现电主轴的高速化，执行此项任务的既有普通变频调速器，又有矢量控制驱动器。前者为恒转矩驱动，输出功率与转速成正比；后者在低速端(额定转速以下)为恒转矩驱动，在中、高速端为恒功率驱动。高速数控磨床电主轴，基本上都采用后者(即矢量控制驱动器)。矢量控制驱动器又有开环型和闭环型之分，闭环型在主轴上装有高性能编码器作为检测元件，以实现位置和速度反馈，从而有更好的动态性能，还可以实现主轴的定向准停和C轴功戗。 主轴电动机和机床主轴合为一体的电主轴，“高频主轴”。图7-21所示为电主轴的结构简图，接驱动主轴，实现电动机、主轴一体化的功能。 通常采用的是交流高频电动机，故也称为其主要特征是将电动机内置于主轴内部。  图21 电主轴的结构简图 1-电源接口；2-电动机反馈；3-后轴承；4-无外壳主轴电动机；5-主轴；6-主轴箱体；7-前轴承 |
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