当前高速高精加工机床一般都使用矢量控制的变频驱动电主轴,常内置一脉冲编码器,以实现准确的相位控制以及与进给的准确配合,电机定子和主轴轴承用恒温水循环冷却。所使用的主轴轴承主要是定时定量油气润滑的高精度陶瓷球角接触球轴承,转速不太高的机床也有采用脂润滑的。主轴与刀具的接口以适合高速加工的HSK等接口为主,但也可选择传统的7:24锥孔。对精度的要求,主轴径向跳动小于2µm,轴向窜动小于1µm,轴系不平衡度达到G0.4级。预计在2010年前,油气润滑的陶瓷球轴承电主轴依然是主流,空气静压轴承、电主轴和磁悬浮轴承电主轴仍会比较少。
主轴传动用电动机和进给传动一样,经历了从普通三相异步电动机传动到直流主轴传动,而随着微处理器技术和大功率晶体管技术的进展,现在又进入了交流主轴伺服系统的时代,目前已很少见到在数控机床上有使用直流主轴伺服系统了。
当代电主轴所使用的电机,不仅有异步交流感应电机,还有永磁同步电机,后者在相同功率下,外形尺寸较小,且转子为永久磁铁不发热。
高速主轴单元技术在一些工业发达国家已经发展到较高水平,并被广泛应用于高速机床行业,已经产生了巨大的经济效益。为了满足国内发展高速、高精度数控机床的需求,在“九五”期间通过攻关,我国开发出了主轴功率为2.5kW~29kW、扭矩为4~86N.m、能应用于数控机床和加工中心的电主轴,并且已装备了部分国产数控机床。但是从总体上讲,国产的电主轴和国外产品相比较,无论是性能、品种和质量都有较大差距,所以目前国产的高转速、高精度数控机床和加工中心所用的电主轴,仍然主要从国外进口。而高速电主轴单元技术是制约我国超高速加工技术的瓶颈。为了赶上高速加工技术发展的潮流,我国正在不断加大对超高速加工关键功能部件—电主轴单元的研究力度。目前,国家高效磨削工程技术研究中心承担了国家“十五”攻关计划课题“高速主轴单元的研究开发与应用”,正在为提升我国的电主轴单元技术水平而不断努力。
四、以直线电动机直接驱动的直线伺服进给技术已趋成熟
高速高精加工机床的进给驱动,主要有传统的“旋转伺服电机+精密高速滚珠丝杠”和新型的“直线电机直接驱动”两种类型。
滚珠丝杠由於工艺成熟,应用广泛,不仅精度能达到较高(ISO34081级),而且实现高速化的成本也相对较低,所以迄今仍为许多高速加工机床所采用。当前使用滚珠丝杠驱动的高速加工机床最大移动速度90m/min,加速度1.5g。但滚珠丝杠毕竟是机械传动,从伺服电机到移动部件间有一系列机械元件,势必存在弹性变形、摩擦和反向间隙,相应造成运动滞后和其它非线
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主轴传动用电动机和进给传动一样,经历了从普通三相异步电动机传动到直流主轴传动,而随着微处理器技术和大功率晶体管技术的进展,现在又进入了交流主轴伺服系统的时代,目前已很少见到在数控机床上有使用直流主轴伺服系统了。
当代电主轴所使用的电机,不仅有异步交流感应电机,还有永磁同步电机,后者在相同功率下,外形尺寸较小,且转子为永久磁铁不发热。
高速主轴单元技术在一些工业发达国家已经发展到较高水平,并被广泛应用于高速机床行业,已经产生了巨大的经济效益。为了满足国内发展高速、高精度数控机床的需求,在“九五”期间通过攻关,我国开发出了主轴功率为2.5kW~29kW、扭矩为4~86N.m、能应用于数控机床和加工中心的电主轴,并且已装备了部分国产数控机床。但是从总体上讲,国产的电主轴和国外产品相比较,无论是性能、品种和质量都有较大差距,所以目前国产的高转速、高精度数控机床和加工中心所用的电主轴,仍然主要从国外进口。而高速电主轴单元技术是制约我国超高速加工技术的瓶颈。为了赶上高速加工技术发展的潮流,我国正在不断加大对超高速加工关键功能部件—电主轴单元的研究力度。目前,国家高效磨削工程技术研究中心承担了国家“十五”攻关计划课题“高速主轴单元的研究开发与应用”,正在为提升我国的电主轴单元技术水平而不断努力。
四、以直线电动机直接驱动的直线伺服进给技术已趋成熟
高速高精加工机床的进给驱动,主要有传统的“旋转伺服电机+精密高速滚珠丝杠”和新型的“直线电机直接驱动”两种类型。
滚珠丝杠由於工艺成熟,应用广泛,不仅精度能达到较高(ISO34081级),而且实现高速化的成本也相对较低,所以迄今仍为许多高速加工机床所采用。当前使用滚珠丝杠驱动的高速加工机床最大移动速度90m/min,加速度1.5g。但滚珠丝杠毕竟是机械传动,从伺服电机到移动部件间有一系列机械元件,势必存在弹性变形、摩擦和反向间隙,相应造成运动滞后和其它非线