電主軸 - 機(jī)床轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)
電主軸是在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù)。高速數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)取消了帶輪傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。機(jī)床主軸由內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng),從而把機(jī)床主傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度縮短為零,實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的“零傳動(dòng)”。
簡(jiǎn)介
高速數(shù)控機(jī)床(CNC)是裝備制造業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)和發(fā)展方向之一,是裝備制造業(yè)的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。高速數(shù)控機(jī)床的工作性能,首先取決于高速主軸的性能。數(shù)控機(jī)床高速電主軸單元影響加工系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性及應(yīng)用范圍,其動(dòng)力性能及穩(wěn)定性對(duì)高速加工起著關(guān)鍵的作用。
高速主軸單元的類型主要有電主軸、氣動(dòng)主軸、水動(dòng)主軸等。不同類型的高速主軸單元輸出功率相差較大。
隨著電氣傳動(dòng)技術(shù)(變頻調(diào)速技術(shù)、電動(dòng)機(jī)矢量控制技術(shù)等)的迅速發(fā)展和日趨完善,高速數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)已得到極大的簡(jiǎn)化,基本上取消了帶輪傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。機(jī)床主軸由內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng),從而把機(jī)床主傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度縮短為零,實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的“零傳動(dòng)”。
這種主軸電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸“合二為一”的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式,使主軸部件從機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)中相對(duì)獨(dú)立出來,因此可做成“主軸單元”,俗稱“電主軸” - ElectricSpindle,MotorSpindle。由于當(dāng)前電主軸主要采用的是交流高頻電動(dòng)機(jī),故也稱為“高頻主軸”(HighFrequencySpindle。由于沒有中間傳動(dòng)環(huán)節(jié),有時(shí)又稱它為“直接傳動(dòng)主軸”(DirectDriveSpindle。
優(yōu)點(diǎn)
電主軸具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、振動(dòng)小、噪聲低、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn),而且轉(zhuǎn)速高、功率大,簡(jiǎn)化機(jī)床設(shè)計(jì),易于實(shí)現(xiàn)主軸定位,是高速主軸單元中的一種理想結(jié)構(gòu)。
電主軸軸承采用高速軸承技術(shù),耐磨耐熱,壽命是傳統(tǒng)軸承的幾倍。
控制
在數(shù)控機(jī)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(qū)動(dòng)和控制、矢量控制驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)和控制以及直接轉(zhuǎn)矩控制三種控制方式。
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,一般用于磨床和普通的高速銑床等。
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)器又有開環(huán)和閉環(huán)兩種,后者可以實(shí)現(xiàn)位置和速度的反饋,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)展起來的又一種新型的高性能交流調(diào)速技術(shù),其控制思想新穎,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔明了,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)。
日常保養(yǎng)
操作員在每天工作完后要使用吸塵器清理主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)子端和電機(jī)接線端子上的廢屑,防止廢屑在轉(zhuǎn)子端和接線端子上堆積,以此避免廢屑進(jìn)入軸承,加速高速軸承的磨損;避免廢屑進(jìn)入接線端子,造成電機(jī)短路燒毀。
每次裝卡和更換刀具時(shí),操作員必須要將壓帽卡頭擰下,不能使用直接插拔刀具的方法換刀。
操作員要養(yǎng)成一個(gè)習(xí)慣,在卸刀后要將卡頭和壓帽清理干凈。
同樣也是一個(gè)習(xí)慣,就是操作員在上刀時(shí)一定要將到刀具、卡頭和壓帽清理干凈。這一細(xì)節(jié)做到位,主軸電機(jī)的壽命就可大大地延長(zhǎng)。
每天開機(jī)后操作員必須檢查電機(jī)的冷卻水流地工作狀態(tài),要檢查水泵是否正常工作,要檢查冷卻水是否被水垢、微生物污染,要檢查管路狀態(tài)是否正常,必須要保證冷卻水正常循環(huán)。嚴(yán)禁在主軸電機(jī)內(nèi)無冷卻水通過的情況下開啟主軸電機(jī)。只有在正常冷卻的前提下主軸電機(jī)才能處于良好的工作狀態(tài)。如果水管有死彎造成水流不暢或有污垢堵塞管道,就會(huì)造成主軸電機(jī)無法正常工作,并會(huì)影響加工效果。
