|
采用內(nèi)裝式同軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)床主軸，電動(dòng)機(jī)是專(zhuān)制的內(nèi)裝式，電動(dòng)機(jī)軸就是機(jī)床主軸。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子直接裝在機(jī)床主軸上，電動(dòng)機(jī)的定子裝在主軸箱內(nèi)，電動(dòng)機(jī)自己沒(méi)有軸承，而是依靠機(jī)床的高精度空氣軸承支撐轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)現(xiàn)在都采用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，可以很方便地進(jìn)行主軸轉(zhuǎn)速的無(wú)級(jí)變速，同時(shí)由于電動(dòng)機(jī)沒(méi)有電刷，不僅可以消除電刷引起的摩擦振動(dòng)，而且免除了電刷磨損對(duì)電機(jī)的影響。為主軸能獲得盡量搞的回轉(zhuǎn)精度，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子裝在主軸上后應(yīng)要求轉(zhuǎn)子和主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的影響。
同時(shí)內(nèi)裝式同軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)床主軸存在一個(gè)的問(wèn)題是：電動(dòng)機(jī)工作時(shí)定子將發(fā)熱產(chǎn)生溫升，使主軸部件產(chǎn)生熱變形。為減小熱變形，電動(dòng)機(jī)定子應(yīng)采取強(qiáng)制通氣冷卻或釘子外殼做成夾層，通過(guò)恒溫（或水）冷卻，可以基本解決內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)發(fā)熱問(wèn)題。
盡管將主電機(jī)內(nèi)置于機(jī)床主軸箱中會(huì)帶來(lái)很多問(wèn)題，但在高速機(jī)床上這幾乎是唯一的選擇。這是因?yàn)椋?/p>
（1）如果電機(jī)不內(nèi)置，則在高速下由皮帶和或齒輪等中間傳動(dòng)件產(chǎn)生的振動(dòng)與噪音等問(wèn)題很難解決，會(huì)大大降低高速加工的精度和表面質(zhì)量，并對(duì)車(chē)間環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲污染。
（2）高速加工對(duì)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的角加速度有極高的要求，實(shí)現(xiàn)這一嚴(yán)酷要求最經(jīng)濟(jì)的方法，就是盡可能把傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減至最小。而為了達(dá)到這個(gè)目的，只有將電機(jī)內(nèi)置，取消齒輪、皮帶等一系列中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)。
（3）和皮帶、齒輪的末端傳動(dòng)方式相比，主軸電機(jī)內(nèi)置于主軸前后軸承之間，可大大提高主軸系統(tǒng)的剛度和固有頻率，即提高機(jī)床的臨界轉(zhuǎn)速。這就使電主軸運(yùn)轉(zhuǎn)在最高轉(zhuǎn)速時(shí)，仍可遠(yuǎn)離機(jī)床的臨界轉(zhuǎn)速，確保不發(fā)生共振，這點(diǎn)對(duì)高速加工的安全尤為重要。
（4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，容易做成獨(dú)立的功能部件，可由專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化生產(chǎn)。機(jī)床主機(jī)廠(chǎng)只需根據(jù)用戶(hù)的不同要求進(jìn)行選用，可方便的組成各種類(lèi)型、各種性能的機(jī)床，包括多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，多面加工中心和并聯(lián)機(jī)床等。
（5）主軸電動(dòng)機(jī)做成內(nèi)裝式，電動(dòng)機(jī)和機(jī)床主軸采用同軸，不僅可以提高主軸的回軸精度，而且主軸箱的軸向長(zhǎng)度縮短，主軸成為一個(gè)獨(dú)立的，很方便移動(dòng)的部件。
高速電主軸由靜止升速至每分鐘數(shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)乃至數(shù)十萬(wàn)轉(zhuǎn)是相當(dāng)困難的.電主軸為保證正常工作,必須施加一定量的預(yù)負(fù)荷,這又增加了電主軸的阻力矩.為使電主軸能順利地完成啟動(dòng)過(guò)程,應(yīng)選取較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,故高速電主軸的啟動(dòng)電流要超出普通電機(jī)的額定電流5～7倍.
現(xiàn)有的高速電主軸的驅(qū)動(dòng)電源可分為兩類(lèi):(1)三相中頻發(fā)電機(jī)組是由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)和一臺(tái)中頻發(fā)電機(jī)組合而成.就其勵(lì)磁方式可分為整流子勵(lì)磁中頻發(fā)電機(jī)和異步繞籠勵(lì)磁中頻發(fā)電機(jī).這種電源自身機(jī)械損耗和在機(jī)電轉(zhuǎn)換中的電磁能量損耗很大.并且噪音大、振動(dòng)大,需建專(zhuān)用發(fā)電機(jī)房.又面臨輸電線(xiàn)路損耗大等難題,已很少使用.(2)靜止變頻電源是利用交流變頻調(diào)速技術(shù).變頻器將工頻交流電轉(zhuǎn)換為所需頻率交流電.變頻器工作原理是建立在磁場(chǎng)矢量控制理論基礎(chǔ)上的.早期的靜止變頻電源多數(shù)以硅控元器件為主體,故體積大、可靠性差.已被大功率晶體管靜止變頻電源所替代.
現(xiàn)今廣泛使用的晶體管變頻器是脈沖調(diào)幅式變頻調(diào)速電源.可將三相50Hz380V交流電源轉(zhuǎn)換成三相中頻電源,其輸出電壓、頻率連續(xù)可調(diào).最新的變頻器采用先進(jìn)的IGBT晶體管技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)變速,其適應(yīng)性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性均優(yōu)于中頻發(fā)電機(jī)組.目前已成為高速電主軸主要驅(qū)動(dòng)電源.
|
