第三讲 电主轴的电动机及其驱动模块

当前 ,电主轴的电动机均采用交流异步感应电动机 ,有两种驱动和控制方式。1　普通变频器驱动和控制IBAG公司的HFK90S型普通变频器为标量驱动和控制 ,其驱动控制特性为恒转矩驱动 ,输出功率和转速成正比。其转矩和功率与转速的关系见图 1和图2。这类驱动器在低速时输出功率不够稳定 ,不能满足低速大转矩的要求 ,也不具备主轴定向停止和C轴功能 ,但价格便宜。一般应用于主要在高速端工作的电主轴 ,如磨削、小孔钻削、雕刻铣和普通高速铣床的电主轴。近来出现了采用电压 /频率≠常数控制策略的新型变频器。使得电动机在计算转速以上可以实…     

基于机床数控系统的电主轴控制技术

随着机床产业的不断发展,电主轴的应用越来越广泛,电主轴上配置星角切换装置后,不但具有低转速时高扭矩,还具备高转速时大功率的特性。高速运转的电主轴的主轴型式是将主轴电机的定子、转子直接装入主轴组件的内部,即把高速电机置于精密主轴内部,电主轴的电机转子就是主轴,主轴的壳体就是电机的机座,实现了变频调速电机和主轴一体,电机直接驱动主轴,形成电主轴。     

涡轮式高转速数控中心主轴单元研究与开发

高性能主轴系统是高转速数控中心机床的核心功能部件之一,是实现高速加工重要的基本单元,机床主轴由内装式电动机直接驱动,实现了机床的“零传动”。本文在数控中心机床电主轴结构现状基础上,分析了电主轴单元的主要组成和融合技术,介绍了电主轴刀具刀柄接口技术的设计方案、提出高转速涡轮式主轴单元不平衡问题的瞬间数据及稳态分析,对涡轮式高转速数控中心主轴单元研究与开发具有独到见解和实践应用。     

电主轴直接转矩控制系统的设计与仿真研究

基于高速加工机床用电主轴及直接转矩控制基本工作原理,设计了电主轴直接转矩控制系统。利用MATLAB/Simulink模块库中提供的各种基本模块及子系统封装技术,建立完整的高速加工机床用电主轴直接转矩控制系统模型。并对该系统模型在恒定负载和负载变化两种情况进行了仿真研究。仿真结果表明,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,适应高速数控机床驱动控制系统的快速响应要求。     

高速电主轴设计制造中若干问题的探讨

探讨了电主轴的优良特性,介绍了基本参数和结构类型的选择,分析了电主轴的两大内部热源：内置电动机和主轴轴承。提出了降低电主轴温升的两大措施：电动机外循环油冷和陶瓷球轴承及其油－气润滑,讨论了高速电主轴动平衡设计的原理与方法。     

主轴驱动模块过流故障分析

1．故障现象 一台沈阳菲迪亚机床有限公司出产的HS664RT摇篮式双转台五轴数控机床,采用FIDIAC10数控系统以及FIDIAXPOWER的数字伺服驱动。该机床主轴使用的是意大利OMLAT电主轴,主轴旋转时出现以下报警：     

国内数控机床用电主轴系统的发展

一、概述 众所周知，高速主轴系统历来就是数控机床三大高新技术之一(高速主轴、数控系统、进给驱动)。随着数控技术及切削刀具的飞跃发展，越来越多的机械制造装备都在不断地向高速、高精、高效、高智能化发展，内装式电主轴单元已成为最能适宜上述高性能工况的数控机床核心功能部件之一。尤其是在多轴联动、多面体加工、并联机床、复合加工机床等诸多先进产品中，内装式电主轴单元的优异特点是其他类型主轴单元不能替代的。     

机床主轴部件探讨

针对机床主轴的特性要求,探讨了主轴部件在传统主轴设计和电主轴设计中需要注意的问题。详细介绍了主轴轴承的选择、润滑和冷却方式,分析了解决主轴系统的振动、噪声和热变形等问题,并提出了相应的解决方法。随着电主轴的普遍应用,在结构设计中将会得到不断的完善,成为机床传动中可靠的主轴功能部件。     

西班牙数控机床主轴控制的解析与维护

数控机床的主轴性能是在很宽范围内转速连续可调，恒功率范围宽，当要求机床有螺纹加工功能、准停功能和恒速加工等功能时，则需要对主轴进行进给控制和位置控制。主轴驱动变速目前主要有两种形式：一是主轴电动机带齿轮换挡；二是主轴电动机通过同步齿形带或是V型带驱动主轴。     

气体悬浮电主轴动态特性研究进展

在高效超精密加工中,气体悬浮电主轴存在电动机高速拖动能力衰减过快、电磁偏心激振、高次谐波激振和电动机定、转子发热严重以及主轴高速带来的温度效应和气流惯性效应等一系列技术难题.因此有必要对气体悬浮电主轴动态特性的影响因素进行系统分析和深入总结.分析气体悬浮电主轴的技术现状以及存在的问题:从轴承结构、气体流动形态、电磁偏心激振和不平衡响应等四个方面对电主轴稳定性的影响进行评述;综述轴承类型、轴承参数、表面粗糙度和轴颈倾斜对系统刚度的影响:阐述系统临界转速和电动机转速-力矩特性以及主轴高速带来的温度变化和气流惯性对主轴系统的影响;围绕主轴的回转精度,对主要因素、回转误差形成机理和精度测试与误差分离技术逐一评述;最后对气体悬浮电主轴技术的发展趋势进行预测和展望.     

高速电主轴的结构装配工艺

无外壳电动机是高速电主轴的关键部件。介绍主轴电动机转子和定子的结构特点及其相关的装配工艺。     

磨削用电主轴的现状与发展方向

电主轴是一种电动机内装式主轴，具有多种用途和结构形式。磨削用电主轴是其中的一个类型，也是目前用量最大的一类电主轴。长期以来，磨削用电主轴的发展一直引起业内人士的关注。随着国内工业的发展，特别是磨削技术的发展，电主轴的使用越来越广泛，突破了以往磨削用电主轴仅仅用于轴承行业的局限，应用范围越来越宽。     

高速电主轴电动机—主轴系统的机电耦合动力学建模

针对高速电主轴系统具有复杂机电系统的特点,提出对高速电主轴系统进行机电耦合分析的观点。提炼并归纳了高速电主轴系统中存在的多物理过程、多参数耦合现象,给出高速电主轴系统全局耦合关系的框图。通过分析高速电主轴电动机—主轴子系统的结构及其耦合情况,得到了该子系统的机电耦合关系框图,并建立其物理模型。基于机电系统分析动力学理论,采用变分原理法,应用拉格朗日方程建立电动机—主轴子系统的电压方程和机械运动方程,将两组方程联立得到与该子系统物理模型相对应的数学模型,导出子系统的动力学方程,为进一步研究高速电主轴系统的机电耦合动力学性能提供理论基础。     

电主轴设计的几个关键问题

论述用于立式加工中心的电主轴设计时轴承的合理选择,使用有限元分析了20 000r/min主轴的固有频率特性以及电动机和轴承发热对主轴精度的影响,完成了高速主轴单元的结构设计.     

电主轴系统的最佳预紧力研究

高速电主轴是高性能机床的核心部件,它将主轴电动机内置于机床主轴中,两者"合二为一",因而具有结构紧凑、质量轻、惯性小、振动小、噪音低、响应快、易于实现主轴定位和准停等突出优点.新一代高速电主轴的工况特点是低速大转矩和高速大功率,预紧力可控是很有技术发展前途的新方向.确定最佳预紧力,实现电主轴在包含低速大转矩与高速大功率整个工作范围内动力学品质全局兼优是预紧力可控的基础.因此,本文对电主轴系统的最佳预紧力进行了研究.     

高速主轴轴承预紧力技术研究

高性能电主轴单元集合了精密主轴轴承技术、高速电机驱动与控制技术、油气润滑与冷却技术、高速主轴轴承预紧等相关技术,其中高速主轴轴承预紧技术是实现高性能电主轴的关键技术之一.论文着重阐述了高速主轴轴承预紧力研究的目的和意义、轴承预紧力的研究现状以及本实验室对轴承施加预紧力的研究.     

数控加工中心电主轴故障排除方法

正电主轴也称"直接传动主轴",是内装式电动机主轴单元,它把机床主传动链的长度缩短为零,实现了机床的"零传动",因而在现代数控机床中获得广泛应用,维修的要求及难度比普通的主轴更高,但相关的维修资料又较为缺乏,以下是自己在维修过程中的部分经验小结,希望对大家维修电主轴有个启示。1.电主轴发热的原因及故障排除方法电主轴发热的原因主要有:①主轴轴承研伤或损坏,也会造成主轴回转时摩擦过大,引起主轴温度急剧升高。②主轴轴承润滑油脂耗尽或润滑油脂     

电主轴在加工中心上的应用

电主轴是将液冷感应电动机部分安装到主轴上而形成的一个完整的电动机—主轴单元。电主轴中所用的电动机是专为车、铣、磨床以及加工中心的速度控制开发的高新技术 ,由于其结构紧凑、功率损耗小等诸多因素 ,在国外应用比较广泛。我厂新近开发的立式加工中心ＸＨ714用了这项技术 ,故这里对它的特点作一说明。1　电主轴中电动机特点　　我厂在ＸＨ714立式加工中心上选用了ＳＩＥＭＥＮＳ(西门子 )带套筒液冷感应电动机 ,其特点是 :　　( 1)具有较高转速 ,最大转速可达 10 0 0 0ｒ/ｍｉｎ。( 2 )传动扭矩较大 ,最大扭矩为 750Ｎ·ｍ。( 3)功率…     

外驱动主轴用在什么情况合适

自从点主轴问世以来,其优越的控制性能、高转速、结构紧凑、传动链短等优点很快得到机械制造业界的青睐,国外机床制造厂商应用电主轴已经比较普遍,一些高性能数控机床都以配电主轴为卖点.目前,我国电主轴技术尚处于起步阶段,国产的高速、高精度数控机床也都有配用进口电主轴的倾向,电主轴确实有它的优点,但电主轴价格昂贵.维修困难日常维护复杂等缺点也不容忽视.     

电主轴故障诊断与分析

介绍电主轴的结构和常用的驱动控制方式,并且针对实际应用中电主轴常见的故障进行分析研究,总结了解决电主轴常见故障的诊断方法与解决措施。