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永磁同步电主轴的主要附件配备的分析使用

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永磁同步电主轴的主要附件配备的分析使用

发布日期:2019-03-11 作者: 点击:


    永磁同步电主轴由无外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱动模块和冷却装置等组成。电机的转子采用压配方法与主轴做成一体,主轴则由前后轴承支承。电机的定子通过冷却套安装于主轴单元的壳体中。主轴的变速由主轴驱动模块控制,而主轴单元内的温升由冷却装置限制。在主轴的后端装有测速、测角位移传感器,前端的内锥孔和端面用于安装刀具。


    一套完整的永磁同步电主轴系统除了包括主轴本身外,还应包括高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置脉冲编码器、换刀装置等主要的相关附件。

  

    高频变频装置:要提升加工速度,必须保证电主轴的高速旋转,从而带动切削工具高速运转。


    需要有一台设备来作为电主轴内置高速电动机的驱动装置,使其转速达到每分钟几万甚至是十几万次,高频变频装置的作用即在于此。为完成目标,高频变频器的输出频率必须要达到几千赫兹以上。

  

    油雾润滑器:良好的润滑度可以降低设备运行的阻力、磨损和发热等情况。电主轴的润滑需要严格遵循定时定量的原则,即每隔固定的一段时间,就向轴承内注油一次。


    注油时,润滑油在压缩空气的携带之下,以油雾的形态被吹入轴承内,注油量的多少则是由定量阀进行精确地控制,过多或是过少都会造成不利的影响。

  

    冷却装置:如果工作时电主轴温度过高,会对设备造成伤害,为了给高速运行的电主轴散热,尽快降低工作温度,通常须要使用循环冷却剂。


    循环冷却剂作用于电主轴外壁,并带走电主轴的部分热量。但如果冷却剂吸热后温度升高,就起不到冷却作用了。而冷却装置的存在意义就在于保持冷却剂的原始温度,强化冷却效果。

   

    内置脉冲编码器:这是一种采用光学传感器原理的位置检测元件,可以实现非接触式的检测。编码盘安装在电机的旋转轴上,在旋转中将会自动测定轴旋转的角度、位置及速度变化,并将检测结果以电脉冲形式输出。


    这种检测方式的优点是没有摩擦和磨损,只需要较小的驱动力,却可以得到精确的检测结果和最快的响应速度,从而实现电主轴准确的旋转相角控制以及与进给的配合。

  

    自动换刀装置:为实现对各种加工材料和工艺的灵活适应及快速响应,电主轴配备了自动换刀装置,可依据不同情况自动选择最高效、最合理的切削设备。自动换刀装置是由碟形簧、拉刀油缸等部件组成的。经实践证明,HSK、SKI等高速刀具更适用于高速加工工艺。


    由于永磁同步电主轴将电机集成于主轴单元中,且转速很高,运转时会产生大量热量,引起电主轴温升,使电主轴的热态特性和动态特性变差,从而影响永磁同步电主轴的正常工作。因此,必须采取一定措施控制永磁同步电主轴的温度,使其恒定在一定值内。


    机床目前一般采取强制循环油冷却的方式对电主轴的定子及主轴轴承进行冷却,即将经过油冷却装置的冷却油强制性地在主轴定子外和主轴轴承外循环,带走主轴高速旋转产生的热量。机床另外,为了减少主轴轴承的发热,还必须对主轴轴承进行合理的润滑。


    永磁同步电主轴的电动机均采用交流异步感应电动机,由于是用在高速加工机床上,启动时要从静止迅速升速至每分钟数万转乃至数十万转,启动转矩大,因而启动电流要超出普通电机额定电流5~7倍。


    永磁同步电主轴的驱动方式有变频器驱动和矢量控制驱动器驱动两种。变频器的驱动控制特性为恒转矩驱动,输出功率与转矩成正比。机床最新的变频器采用先进的晶体管技术,可实现主轴的无级变速。机床矢量控制驱动器的驱动控制为在低速端为恒转矩驱动,在中、高速端为恒功率驱动。


    电主轴是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,它与直线电机技术、高速刀具技术一起,把高速加工推向一个新时代。


    永磁同步电主轴是一套组件,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、换刀装置等。电动机的转子直接作为机床的主轴,主轴单元的壳体就是电动机机座,并且配合其他零部件,实现电动机与机床主轴的一体化。

永磁同步电主轴.jpg

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