电主轴技术讲座 第二讲 电主轴的基本参数与结构(一)

1 电主轴的基本参数 电主轴的基本参数和主要规格包括:套筒直径、最高转速、输出功率、计算转速、计算转速转矩和刀具接口等.其中计算转速又称额定转速,是指恒转矩驱动与恒功率驱动的交汇点,参见图1和图2.它相当于图2中的A点,即小于计算转速时为恒转矩驱动,大于计算转速时为恒功率驱动.计算转速转矩为转速小于和等于计算转速的转矩.一般电主轴型号中含有套筒直径、最高转速和输出功率这3个参数.     

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…     

电主轴变频调速控制与参数匹配

分析了恒转矩型和恒功率型电主轴的转矩、功率与转速的关系，采用MM440系列变频器进行调速控制，通过合理设定变频器参数，建立了适合恒转矩型和恒功率型电主轴调速的变频器U／f控制曲线。对电主轴的矢量控制做了探讨，说明了电主轴矢量控制的优点、限制条件和参数调整方法。     

高速精密电主轴用永磁同步电动机的设计及性能分析

在变频异步电主轴(外径尺寸为120 mm)的基础上,设计了一款相同规格电主轴用永磁同步电动机,着重分析了它的反电动势特性、电感特性和恒转矩特性。其次,基于转子结构的两个重要参数即极靴宽度和磁桥高度,对电动机的齿槽转矩进行了优化分析。最后,通过比较异步电主轴和同步电主轴的功率和电磁损耗特性,揭示了同步电主轴的优势所在。     

江苏星晨高速电机有限公司

<正>江苏星晨高速电机有限公司是中国机床工具工业协会主轴分会理事单位,江苏省科技民营企业,江苏省高新技术企业,是集科研、开发、生产于一体的高科技公司,长期与德国公司合作,引进德国先进技术,生产的电主轴低速力矩大,噪音低,转速平稳,无极调速,产品通过ISO9001质量体系认证。目前生产的GDS、SDK、SDS等三大系列高速电主轴,(其中雕铣机用恒功率电主轴、加工中心并联机床用松拉刀电主轴分别申请了国家专利。专利申请号为:200520076779·1、200620068643·0)。由于采用了机电一体化新技术、新材料、新工艺,因此电机低速力矩大、噪音低、转速平稳、频率高、无极调速、使用方便。近年来我公司又开发研制了恒功率、     

双定子泵/马达在传统速度回路中的应用分析

为了使传统速度控制回路在不增加液压元件的前提下可输出多种转速和转矩,采用了双定子泵和双定子马达作为系统的动力元件和执行元件。通过分析其新型液压回路的静态特性可知,多泵多马达速度控制回路不仅可输出多种转速和转矩,而且可实现多种恒功率和恒转矩输出,同时又实现了节能要求。为以后深入研究其他回路的动态特性和回路的设计应用提供了基础和参考。     

第四讲 电主轴的性能参数

除上述由电动机和驱动器所决定的最高转速、转矩和功率以及它们之间有关的性能参数外 ,电主轴还有以下一些重要的性能参数。1精度和静刚度电主轴的精度和刚度与电主轴前后轴承的配置方式、主要零件的制造精度 (如套筒前后孔和主轴前后轴颈的同轴度等 )、选用滚动轴承的尺寸大小和精度等级(电主轴一般选用最高或次高精度等级的轴承 ,相当于国际标准P2和P4级 ,等同于美国标准ABEC9和ABEC7级 )、装配的技艺水平和预加载荷的大小等密切相关。必须强调指出 ,电主轴的最终精度往往可以得到等于或高于单个轴承的精度 ,这是由于装配工人在装配时…     

具有液压恒压网络的车辆驱动性能仿真

研究基于液压自由活塞发动机和液压变压器的液压恒压网络车辆驱动系统的工作特性。建立了系统数学模型,提出了相应的控制方法,并对液压恒压网络车辆性能进行了仿真研究。研究结果表明:液压恒压网络车辆驱动系统实现了动力的开关控制和驱动的恒功率控制,验证了以驱动控制、制动控制以及转速保护为基础的系统控制方法的有效性。车辆驱动系统全程加速过程可实现先恒转矩后恒功率控制。在UDDS循环工况下,液压自由活塞发动机工作时间占总循环时间的20%,液压能再生制动可降低燃油消耗约34.6%,液压恒压网络车辆百公里油耗较同级别传统车辆降低了60.6%。     

第六讲 电主轴的选用

在前面的叙述中 ,已多处提到电主轴的选用问题。实际上 ,选用电主轴最重要的是选定其最高转速、额定功率和转矩及其与转速的关系。根据切削规范计算所需的转速、转矩和功率是每个设计师都胜任的工作。这里只提出几点注意事项 :(1 )从最终用户的实际需要出发 ,切忌盲目地“贪高 (高转速 )求大 (大功率)” ,以免造成性能冗余、资金浪费、维护费事 ,以致后患无穷。(2 )根据实际可行的切削规范 ,对多个典型工件的多个典型工序多做计算 ,少“拍脑袋” ,或只是粗略地估算。(3)不要单纯依靠样本来选用 ,而应多与供应商的销售服务专家深入交谈 ,向他…     

陶瓷滚动轴承的性能与应用

随着机械工业向高精度、高效率和高度自动化方向发展，各种机器的工作转速不断提高，在1998年第19届JIMTOF展览会上，日本展出的超高速主轴基本上在10000～25000r／min之间，目前国际上最高水平的电主轴(图1)是瑞士的Fisher’公司的产品，其最高主轴转速为40000r／min，驱动功率为40kW，转速高达200000r／min。     

Φ3m试验盾构刀盘驱动液压系统设计及仿真分析

针对全断面掘进机综合试验台中盾构试验样机刀盘驱动系统的工作要求,设计了变量泵控变量马达刀盘驱动液压调速系统.液压系统采用高低速两档控制方式,低速档恒转矩控制,高速档恒功率控制.基于液压仿真软件AMESim对所设计系统进行了建模仿真,分析和比较了驱动系统在高低速工况下的调速特性,结果表明在高转速工况采用变量马达实现无级调速控制可有效增大刀盘在高扭矩下的转速调节范围,更大限度满足盾构掘进要求.     

加工铣床类主轴螺母的多用夹具

我厂对铣床、数控铣床、加工中心的主轴螺母(见图1)进行了工艺分析,并设计了多用夹具,经试用效果良好。主轴螺母的精度直接影响铣床主轴的精度,其端面对螺纹的垂直度误差一般要求小于0.01mm。由于每台产品都有两个主轴螺母,且各品种尺寸大小又不一致,我厂8种铣、镗床和加工中心就有16种不同规格的主轴螺母,若每种螺母都设计一付夹具,显然是不合理的。为了能既满足零件精度要求,又适应各类品利的规格大小,我们采用了多用夹具,如图2所示。它由基体部分1和可调部分3、4、6等组成。使用夹具时,首先把件1固定在C8955型铲齿车床上,然后根据主轴螺母的螺纹直径大小来选择调整座圈3,以     

Ф3m试验盾构刀盘驱动液压系统设计及仿真分析

针对全断面掘进机综合试验台中盾构试验样机刀盘驱动系统的工作要求,设计了变量泵控变量马达刀盘驱动液压调速系统。液压系统采用高低速两档控制方式,低速档恒转矩控制,高速档恒功率控制。基于液压仿真软件AMESim对所设计系统进行了建模仿真,分析和比较了驱动系统在高低速工况下的调速特性,结果表明在高转速工况采用变量马达实现无级调速控制可有效增大刀盘在高扭矩下的转速调节范围,更大限度满足盾构掘进要求。     

山崎马扎克推出新型卧式加工中心

日本山崎马扎克(MAZAK)公司日前推出了可加工钛(Ti)合金及镍(Ni)基合金等难切削材料的卧式加工中心"MEGA8800"。该产品通过配备输出功率和转矩均得到提高的主轴,实现了对难切削材料的高效率加工。主轴的具体参数为:转速4 000 r/min、输出功率85 kW、最大转矩1 249 N.m。     

基于转矩优化的双模式混合驱动特性研究

介绍了双模式混合驱动系统的结构和工作模式,研究了双模式混合动力传动装置的转速转矩关系。对发动机转速恒定时的输出特性进行了研究,分析了电力相对分流功率特性。需合理匹配行星机构参数,以降低第1模式电力相对分流功率。建立了以最大输出转矩为目标函数的非线性约束优化模型,对双输入行星变速系统进行优化求解,得到了变速传动装置输出转速从0到最高转速变化时,发动机、电机A和电机B的转速、转矩和功率的变化规律。     

PAL在主轴高低速电路中的应用

主轴调速系统与主轴负载之间存在匹配问题,机床设计时,为了扩大恒功率段并提高低速输出扭矩,一般采用高低速电磁离合器来满足负载要求。下面就数控立式铣床配装A-B (ALLEN-BRADLEY)公司生产的8400MP系统来讨论PAL(Programmable ApplicationLogic)对主轴高低速电路的实施。 1.机床主轴参数 机床主轴传动系统见图1,其最高转速为4000r/min,最低转速为 40r/min,调速比为100。 AC调速电机特性见囹2。根据主轴最高转速,电机转速应为4000 ×i1=4000 ×1.12=4480 r/min,设定主轴最高转速因子为4480/10r/min,高低速分界转速为4480/i2=4480/…     

CIMT'97国内部分展品简介

机械部北京机床研究所##DVMC50立式加工中心，是该所最新开发的产品。机床主轴转速恒功率范围宽，低转速扭矩大，可进行强力切削。采用多凸轮联动式高速自动随机换刀，换刀时间3s。主轴转速高，为20～8000r／min。机床由FanucOM-D系统控制，工作台面尺寸460mm×1100mm，定位精度（单向）±0．005mm，重复定位精度上0．002mm。THA6350卧式加工中心和XK715数控铣床，也是该所最新开发的高性能价格比产品，均由FanucOM系统控制。THA6350低速扭矩大，高速可达3000r／min或6000r／min。用无机械手换刀机构。XK715系3轴3联动，主动最高转…     

双侧电机驱动的功率耦合机构传动方案设计方法

根据履带车辆传动特点提出了一种新的双侧电机耦合驱动传动方案。应用行星传动构件综合分析法,提出了方案优选的构件组合原则,建立了双侧电机耦合传动输入输出间的转速、转矩数学变换模型,并提出将特征参数转向再生功率机械利用率作为定量的评价指标。最终,形成了一种适用于双输入双输出功率耦合机构的传动方案设计方法,据此设计了双侧电机耦合驱动传动系统。计算表明,功率耦合机构能够实现履带车辆转向再生功率的机械回流,可降低电机的功率需求,所提出方案的电机功率需求仅为双侧电机独立驱动方案电机功率需求的0.65倍。分析结果验证了该设计方法的可行性和正确性。     

电主轴技术讲座 第五讲 电主轴的支持技术和装置

电主轴不是一根光主轴套筒 ,而是一个系统 ,它依赖下列技术和装置的支持。1电动机驱动器无论是普通变频器还是矢量控制驱动器 ,它们都含有功率电子器件、微电子器件和计算机的硬件 (单片机或DSP) ,也含有各类控制策略的软件等当前最为活跃又仍在迅速发展的高新技术。其技术含量和价格均高于只含定子和转子的电动机 ,而且功率、转速、转矩等性能指标对价格的影响也较大。选用时切勿超过实际的需要 ,以免造成资金的浪费。2轴承润滑部件如果采用永久性油脂润滑 ,就不需要任何润滑部件。除油脂润滑外 ,油 -气润滑部件几乎是惟一的选择。其有关…     

加工中心用户宏程序功能的应用

一、问题提出我厂加工一批如图1所示的接合圈时,由于没有带大直径回转工作台的立式铣床,于是使用日本东芝机械公司BMC—80卧式加工中心加工。这种加工中心的数控装置型号是东芝T—600M系统,功能丰富,与发邪科FS—6M系统兼容。接合圈安装在弯板式夹具上,采用坐标定位法铣65等分半圆槽(10×7/R5)和5个内、外弧面,钻、锪15—φ8.4/φ16×90°螺钉