电主轴的工作原理

《电主轴的工作原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电主轴的工作原理（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、电主轴的工作原理电主轴的工作原理目前，随着电气传动技术(变频调速技术、电动机矢量控制技术等)的迅 速发展和日趋完善，高速数控机床主传动系统的机械结构已得到极大的简化， 基本上取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动，从 而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”。这种主轴电动 机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统和 整体结构中相对独立出来，因此可做成“主轴单元”，俗称“电主轴”(Elec tricSpindle, Motor Spindle)。由于当前电主轴主要采用的是交流高频 电动机，故也称为“高频主轴”(High Frequency

2、Spindle)。由于没有中间传动 环节，有时又称它为直接传动主轴”(Direct Drive Spindle)。电主轴的优点电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快等优点， 而且转速高、功率大，简化机床设计，易于实现主轴定位，是高速主轴单元 中的一种理想结构。电主轴轴承采用高速轴承技术，耐磨耐热，寿命是传统轴承的几倍。产品特性高转速、高精度、低噪音、内圈带锁口的结构更适合喷雾润滑。主要用途数控机床机电设备微型电机压力转子电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体 的新技术电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融 为一体的新技术，它与直

3、线电机技术、高速刀具技术一起，将会把高速加工 推向一个新时代。电主轴是一套组件，它包括电主轴本身及其附件：电主轴、 高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置。电主轴所融合的技术：高速轴承技术：电主轴通常采用复合陶瓷轴承，耐磨耐热，寿命是传统 轴承的几倍；有时也采用电磁悬浮轴承或静压轴承，内外圈不接触，理论上 寿命无限；高速电机技术：电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物，电动机的转 子即为主轴的旋转部分，理论上可以把电主轴看作一台高速电动机。关键技 术是高速度下的动平衡；润滑：电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑；也可以采用脂润滑，但相应的速度要打折扣。所谓定时，就是每隔一定的时

4、间间隔注一次油。所 谓定量，就是通过一个叫定量阀的器件，精确地控制每次润滑油的油量。而 油气润滑，指的是润滑油在压缩空气的携带下，被吹入陶瓷轴承。油量控制 很重要，太少，起不到润滑作用；太多，在轴承高速旋转时会因油的阻力而 发热。冷却装置：为了尽快给高速运行的电主轴散热，通常对电主轴的外壁通 以循环冷却剂，冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。内置脉冲编码器：为了实现自动换刀以及刚性攻螺纹，电主轴内置一脉 冲编码器， 以实现准确的相角控制以及与进给的配合。括碟形簧、拉刀油缸等；高频变频装置：要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速，必须用一高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电动机，变频器的输出频率

5、必须达到上千或几千赫兹。V/什么是电主轴？电主轴有什么优点？电主轴概述高速数控机床（CNC）是装备制造业的技术基础和发展方向之一，是装备 制造业的战略性产业。高速数控机床的工作性能，首先取决于高速主轴的性 能。数控机床高速电主轴单元影响加工系统的精度、稳定性及应用范围，其 动力性能及稳定性对高速加工起着关键的作用。高速主轴单元的类型主要有电主轴、气动主轴、水动主轴等。不同类型的 高速主轴单元输出功率相差较大。目前，随着电气传动技术（变频调速技术、电动机矢量控制技术等）的迅 速发展和日趋完善，高速数控机床主传动系统的机械结构已得到极大的简化， 基本上取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动

6、机直接驱动，从 而把机床主传动链的长度缩短为零， 实现了机床的“零传动”。 这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统和 整体结构中相对独立出来，因此可做成“主轴单元”，俗称“电主轴”(Electric Spindle,Motor Spindle)。由于当前电主轴主要采用的是交流高频电动机，故 也称为高频主轴”(High Frequency Spindle)。由于没有中间传动环节，有 时又称它为“直接传动主轴”(Direct Drive Spindle)。电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快等优点， 而且转速高、功率大，简化机床设计，易

7、于实现主轴定位，是高速主轴单元 中的一种理想结构。电主轴概述主轴是直接体现机床性能的关键部件。目前，数控机床大量采用内装变频 电动机的主轴部件。它是一种机电一体化的功能部件，其电动机转子与主轴 是一体的，无需任何机械连接。改变供电的频率，就可以实现主轴调速。这种模块化、系列化的功能部件称为电主轴。通常由具有设计和制造高速、 高精度、变频调速电主轴丰富经验的专业公司提供，产品质量和供货容易获 得保证。变频电主轴制造商通常提供不同结构和用途的系列产品。变频电主轴按其 轴承结构可分为滚动轴承电主轴、静压轴承电主轴和磁浮轴承电主轴；按其 变频范围可分为高速(3O150OHz)和低速(1040Gs交流伺

8、服驱动器Gs系列交流伺服驱动器-让机床拥有非凡 品质Gs交流伺服驱动器是北京超同步科技有限公司自主研发、生产的新 一代交流伺服驱动器，它完全继承Ga驱动器的优点，同时在驱动技 术和控制精度上有大幅度提高。是目前国内具有领先水平的交流伺服 产品。该产品设计超前，功能全面，应用广泛，是各种数控机床驱动（主轴）首选的驱动产品。Gs系列交流伺服驱动器采用双dsp技术完全实现伺服电机的全闭 环控制，集速度控制、位置控制、转矩控制于一体。作为机床动力轴 驱动系统，可以方便地实现高速、高精度铣削、车削、磨削等加工， 在重切削方面比传统驱动更胜一筹；同时由于卓越的控制性能，完全 有能力参与坐标轴的插补控制，完

9、成刚性攻丝、螺纹切削、c轴控制等 功能；还可以实现诸如多头铣床等设备的伺服同步驱动。Gs系列交流驱动器接口丰富，操作简便，标准应用可免调试，给机 床设计工程师的选型、 设计、 调试等工作提供极大的便利。 方便地与国内外各大知名品牌的数控系统接口，使您的机床设计更灵活，充分 张显竞争优势。Gs系列驱动器作为大功率的伺服驱动单元，完全有能力和交流同步 驱动器在重型机床的坐标轴控制方面进行角逐，同时其良好的性价比 优势，更让我们相信她完全可以让您的立车卧镗、龙门设备等尽显非 凡优势。发布日期：2011-4-7返回IUIIIIII.TMDSEi.lZnr-1血衣民iiiiiiiii.Tr-iDSEi.

10、cgM季农民一;mill III. TMDE&.IZaM-伺服电机与步进电机区别伺服电机（伺服系统）比步进电机精度高步进电机属于伺服电机的一种，而伺服系统与步进电机才有区别。伺服系统通常用在高精度微移动场合，以及高精度场合，而步进电机则使用皿i _ d| - -f-i在要求并不太高的场合，其二者的造价目前伺服系统略高于步进电机，但已 经是越来越便宜了。 伺服系统其优越性远高于步进电机， 只是造价目 前看来还略高一些而已。步进电机和交流伺服电机性能比较步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交 流伺服系统的

11、出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为 了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式 交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向 信号)，但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性 能作一比较。一、控制精度不同两相混合式步进电机步距角一般为3.6。、1.8，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 、0.36。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司 生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0. 09 ；德国百格拉公司(BERGER LAHR)生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为 1.8、0

12、.9、0.72、0.36、0. 18、0.09、0. 072、0.036，兼容了两相 和五相混合式步进电机的步距角。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式 交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部 采用了四倍频技术，其脉冲当量为360/10000 = 0.036。对于带17位编码器 的电机而言，驱动器每接收217 = 131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为 360/131072 = 9. 89秒。是步距角为1.8的步进电机的脉冲当量的1/655。二 、 低频 特性 不 同步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动

13、器性能 有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工 作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工 作在低速时，一般应釆用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻 尼器，或驱动器上釆用细分技术等。交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服 系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解 析机能（FFT ），可检测出机械的共振点，便于系统调整。三、矩频特性不同步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以 其最高工作转速一般在3006O0RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其 额定转

14、速（一般为2000RPM或3000RPM ）以内，都能输出额定转矩，在额 定转速以上为恒功率输出。四、过载能力不同步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下 交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转 矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有 这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的 电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的 现象。五、运行性能不同步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度

15、，应处理 好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码 器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的 丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。六、速度响应性能不同步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200400毫秒。 交流伺服系统的加速性能较好，以松下MSMA 400W交流伺服电机为例，从 静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场 合。综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不 高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程 中要综合考虑控制要求、成本等多方面的

16、因素，选用适当的控制电机。FANUC的伺服驱动装置（2007-06-23 14:08:37 阅读数：418 ）一、前言伺服装置是数控系统的重要组成部分。伺服技术的发展建立在控制理论、 电机驱动及电力电子等技术的基础上。上世纪50年代初，世界笫一台NC机床 的进给驱动釆用液压驱动。由于液压系统单位面积产生的力大于电气系统所产 生的力（约为20： 1），而且惯性低、反应快，因此初期的NC系统的进给伺服装 置大多釆用液压驱动装置。当时的日本富士通公司计算机控制部（以后发展为 FANUC公司）从麻省理工学院学习了笫一台NC技术后，用电液脉冲电机作为数 控机床进给驱动系统。70 年代初期，由于石油危机，