1、主軸驅(qū)動系統(tǒng)和主軸電機發(fā)展趨勢,柳仲達 竇煒 唐勇 仝曉田 許竟楠 槐建明,機電學(xué)院,主軸驅(qū)動系統(tǒng)和主軸電機的發(fā)展趨勢,機電學(xué)院,主軸驅(qū)動系統(tǒng)概述,機電學(xué)院,主軸驅(qū)動系統(tǒng)概述,主軸驅(qū)動系統(tǒng)也叫主傳動系統(tǒng)，是在系統(tǒng)中完成主運動的動力裝置部分。主軸驅(qū)動系統(tǒng)通過該傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)變成主軸上安裝的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合進給運動，加工出理想的零件。它是零件加工的成型運動之一，它的精度對零件的加工精度有較大的影響。,機電學(xué)院,數(shù)控機床對主軸驅(qū)動系統(tǒng)的要求,1、調(diào)速范圍寬并實現(xiàn)無極調(diào)速 2、恒功率范圍要寬 3、具有4象限驅(qū)動能力 4、具有位置控制能力 5、具有較高的精度與剛度，傳動平穩(wěn)，噪音低 6、

2、良好的抗振性和熱穩(wěn)定性,機電學(xué)院,主軸驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,主軸驅(qū)動系統(tǒng)包括主軸驅(qū)動器和主軸電動機。數(shù)控機床主軸的無級調(diào)速則是由主軸驅(qū)動器完成。主軸驅(qū)動系統(tǒng)分為直流驅(qū)動系統(tǒng)和交流驅(qū)動系統(tǒng)，目前數(shù)控機床的主軸驅(qū)動多采用交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)即交流主軸電動機配備變頻器或主軸伺服驅(qū)動器控制的方式 。,直流電動機工作原理-.Flv 直流電動機的結(jié)構(gòu)-.Flv 直流電動機動畫-.Flv 交流異步電動機動畫-.Flv 多極交流發(fā)電機-.Flv,機電學(xué)院,推出了交流驅(qū)動系統(tǒng)，標志著新一代驅(qū)動系統(tǒng)的開始,直流驅(qū)動系統(tǒng) 良好的調(diào)速性能 輸出力矩大 過載能力強 精度高 控制原理簡單 易于調(diào)整,性能超過直流交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)

3、正在逐步取代直流系統(tǒng),主軸驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,70-80,80初,目前,機電學(xué)院,交流主軸驅(qū)動系統(tǒng),機電學(xué)院,不同類型的主軸系統(tǒng)的特點和使用范圍,機電學(xué)院,不同類型的主軸系統(tǒng)的特點和使用范圍,機電學(xué)院,不同類型的主軸系統(tǒng)的特點和使用范圍,機電學(xué)院,不同類型的主軸系統(tǒng)的特點和使用范圍,機電學(xué)院,不同類型的主軸系統(tǒng)的特點和使用范圍,機電學(xué)院,不同類型的主軸系統(tǒng)的特點和使用范圍,機電學(xué)院,現(xiàn)代機床主軸電機發(fā)展趨勢,1、現(xiàn)代機床主軸發(fā)展趨勢是逐漸由傳統(tǒng)機床主軸向電主軸過渡。 傳統(tǒng)機床主軸是通過傳動裝置帶動主軸旋轉(zhuǎn)而工作的，電主軸的主要特點是將電機置于主軸內(nèi)部，通過驅(qū)動電源直接驅(qū)動主軸進行工作，實現(xiàn)了電

4、機、主軸的一體化功能。 與傳統(tǒng)機床主軸相比，電主軸具有十分明顯的優(yōu)勢。由于主軸由內(nèi)裝式電機直接驅(qū)動，省去了皮帶、齒輪、聯(lián)軸節(jié)等中間變速和傳動裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、效率高、噪聲低、振動小和精度高等特點。而且利用交流變頻技術(shù)，電主軸可以在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實現(xiàn)無級變速，以適應(yīng)機床工作時各種工況和負載變化的需要。,機電學(xué)院,現(xiàn)代機床主軸發(fā)展趨勢,電主軸是將機床主軸與主軸電機融為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品。電主軸實際是指電主軸系統(tǒng)，由電主軸、驅(qū)動控制器、編碼器、潤滑裝置、冷卻裝置等組成。電主軸系統(tǒng)是數(shù)控機床三大高新技術(shù)之一(高速電主軸、數(shù)控系統(tǒng)、送給驅(qū)動)。隨著數(shù)控技術(shù)及切削刀具的飛躍發(fā)展，越來越多的機械制造裝

5、備都在不斷向高速、高精、高效、高智能化發(fā)展，電主軸已成為最能適應(yīng)上述高性能工況的數(shù)控機床核心功能部件之一，尤其是在多軸聯(lián)動、多面體加工、并聯(lián)機床、復(fù)合加工機床等諸多先進產(chǎn)品中，電主軸的優(yōu)異特點是機械主軸單元不能替代的。 電主軸是最近幾年在數(shù)控機床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術(shù)，它與直線電機技術(shù)、高速刀具技術(shù)一起，將會把高速加工推向一個新時代。,機電學(xué)院,現(xiàn)代機床主軸發(fā)展趨勢,電主軸是一套組件，它包括電主軸本身及其附件：電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置、內(nèi)置編碼器、換刀裝置等。電主軸所融合的技術(shù)： (1)高速軸承技術(shù) (2)高速電機技術(shù) (3)潤滑 (4)冷卻裝置 (5

6、)內(nèi)置脈沖編碼器 (6)自動換刀裝置 (7)高頻變頻裝置,機電學(xué)院,現(xiàn)代機床主軸發(fā)展趨勢,2、主軸電機另一個發(fā)展趨勢主要是向高效、大功率主軸電動機發(fā)展。 為提高機床主軸電動機的切削速度、快速響應(yīng)能力和控制精度，大多數(shù)CNC機床都選擇集成式主軸AC感應(yīng)主軸電動機代替以往的由皮帶或齒輪減速的分離式主軸電動機，而最近隨著技術(shù)的進步，新開發(fā)出一種含稀有材料的永久磁鐵集成式主軸電動機，由于它能更高效、大功率地傳遞扭矩，所以大有取代感應(yīng)式集成主軸電動機的趨勢據(jù)。據(jù)介紹，這種含鈮的永久磁鐵集成式主軸電動機與通用的感應(yīng)式集成主軸電動機相比具有以下三個優(yōu)點： (1)傳遞扭矩大用兩種功率為N=746kW，轉(zhuǎn)速n=

7、600Ormin的電動機所作的比較性試驗表明，通用的感應(yīng)式集成主軸電動機傳遞的轉(zhuǎn)矩為95Nnl。而含稀有材料的永久磁鐵型集成式主軸電動機則能傳遞1 60Nnl的轉(zhuǎn)矩。,機電學(xué)院,現(xiàn)代機床主軸發(fā)展趨勢,(2)易于對使用中產(chǎn)生的溫升進行在線控制，且使用簡單的氣冷方式即可對主軸電動機進行冷卻。無須安裝昂貴的冷卻器。 (3)由于電動機選用特殊的永久磁鐵材料制成，所以磁性強，電動機體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，這樣可使主軸孔直徑增大，大大提高機床的加工能力。 現(xiàn)在的機械加工工藝要求的主軸轉(zhuǎn)速越來越高，高轉(zhuǎn)速也越來越成為衡量一個產(chǎn)品水平的標志，成為商家競爭的焦點，誰先采用了更高轉(zhuǎn)速的主軸，誰便在激烈的競爭中擁有了一張硬牌。趨勢就是：以專業(yè)廠家生產(chǎn)的高質(zhì)量的電主軸取代各機床廠家自己生產(chǎn)的傳統(tǒng)主軸，電主軸將會像直線導(dǎo)軌一樣成為機床標準部件。,機電學(xué)院,常用的主軸驅(qū)動系統(tǒng)介紹,機電學(xué)院,常用的主軸驅(qū)動系統(tǒng)介紹,機電學(xué)