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高速电主轴的两种冷却方式

2019-05-22

高速电主轴在工作时,内装电机和滚动轴承在转动的过程中将产生大量的热,由于电主轴结构紧凑、空隙较小、自发散热效果较弱,如果热量得不到及时的散发,会导致电主轴内部零件之间产生不同程度的热膨胀,从而影响电主轴刚度和加工精度等性能参数,更会严重影响主轴的使用寿命。

    对于电主轴的整体冷却,通常有液体冷却和空气强制冷却两种方式。

    (1)液体冷却是指在电主轴的内部设计冷却水循环,在外部配备相应的冷却机,使冷却液体在主轴内部循环带走内部热量。这种冷却方式的优点设计简单可靠,冷却效果较为明显,缺点是对主轴轴芯的冷却效果比较差,冷却机的成本比较高。

    (2)空气强制冷却是指在电主轴的壳体与电机定子之间设计一个强制对流的通道,电机的发热量通过热传导进入到强制对流区,最后把热量带入空气中,实现电主轴的恒温工作。空气强制冷却具有无污染的特点。如果使用静压气体轴承,可以利用静压气体轴承的气体在主轴内部循环带走一部分电机的热量。

    对电主轴进行冷却散热很有必要,尤其是进入高温天气内,如果大家在应用过程中发现电主轴出现过热情况,这时就要考虑是不是要采取散热措施了,不要让电主轴过热情况下运转,进而影响使用寿命。

普通变频为标量驱动和控制,其驱动控制特性为恒转矩驱动,输出功率和转速成正比。普通变频控制的动态性能不够理想,在低速时控制性能不佳,输出功率不够稳定,也不具备C轴功能。但价格便宜、结构简单,一般用于磨床和普通的高速铣床等。

    矢量控制技术模仿直流电动机的控制,以转子磁场定向,用矢量变换的方法来实现驱动和控制,具有良好的动态性能。矢量控制驱动器在刚启动时具有很大的转矩值,加之电主轴本身结构简单,惯性很小,故启动加速度大,可以实现启动后瞬时达到允许极限速度。这种驱动器又有开环和闭环两种,后者可以实现位置和速度的反馈,不仅具有更好的动态性能,还可以实现C轴功能;而前者动态性能稍差,也不具备C轴功能,但价格较为便宜。

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    直接转矩控制是继矢量控制技术之后发展起来的又一种新型的高性能交流调速技术,其控制思想新颖,系统结构简洁明了,更适合于高速电主轴的驱动,更能满足高速电主轴高转速、宽调速范围、高速瞬间准停的动态特性和静态特性的要求,已成为交流传动领域的一个热点技术。

    通过对比可以看出,直接转矩控制这一控制方式更适合电主轴的驱动,设计的电主轴直接转矩控制系统具有良好的动静态特性,将直接转矩控制方法应用于电主轴驱动控制系统是可行的,较适应高速数控机床驱动控制系统的快速响应要求。

电主轴回转指主轴实际回转轴线对其理想回转轴线的漂移,而如果出现回转误差,将会影响高速电机的正常使用。那么在实际应用中,究竟有哪些因素会造成回转误差呢?

    主轴回转轴线误差运动分解为三种基本形式:①轴向蹿动②径向跳动③倾角摆动,而影响主轴回转精度的因素:轴承误差的影响,轴承间隙的影响,与轴承配合零件误差的影响。要想提高主轴回转精度,星轮这里为大家总结了三种措施,分别为1.提高主轴部件的制造精度;2.对滚动轴承进行预紧;3.使主轴的回转误差不反应到工件上。

    随着机械制造业的发展,对零件的加工精度要求越来越高,因此对机床精度要求也越来越高。电主轴出现回转误差运动将直接影响机床的加工精度,多年来,国内外一直在广泛开展对主轴回转误差应对之策的研究,星轮将保持跟踪和研究,有更好的办法就会与大家分享,请大家继续保持关注。


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