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在数控机床中,数控机床电主轴通常采用变频调速方法。目前主要有普通变频驱动和控制、矢量控制驱动器的驱动和控制以及直接转矩控制三种控制方式。

普通变频为标量驱动和控制,其驱动控制特性为恒转矩驱动,输出功率和转速成正比。普通变频控制的动态性能不够理想,在低速时控制性能不佳,输出功率不够稳定,也不具备c轴功能。但价格便宜、结构简单,一般用于磨床和普通的高速铣床等。

矢量控制技术模仿直流电动机的控制,以转子磁场定向,用矢量变换的方法来实现驱动和控制,具有良好的动态性能。矢量控制驱动器在刚启动时具有很大的转矩值,加之电主轴本身结构简单,惯性很小,故启动加速度大,可以实现启动后瞬时达到允许极限速度。这种驱动器又有开环和闭环两种,后者可以实现位置和速度的反馈,不仅具有更好的动态性能,还可以实现c轴功能;而前者动态性能稍差,也不具备c轴功能,但价格较为便宜。

直接转矩控制是继矢量控制技术之后发展起来的又一种新型的高性能交流调速技术,其控制思想新颖,系统结构简洁明了,更适合于高速电主轴的驱动,更能满足高速电主轴高转速、宽调速范围、高速瞬间准停的动态特性和静态特性的要求,已成为交流传动领域的一个热门技术。

数控机床电主轴是一个高精度的执行元件,而影响电主轴回转精度的主要因素有:

①主轴误差主要包括主轴支承轴颈的圆度误差、同轴度误差(使主轴轴心线发生偏斜)和主轴轴颈轴向承载面与轴线的垂直度误差(影响主轴轴向窜动量)。

②轴承误差

轴承误差包括滑动轴承内孔或滚动轴承滚道的圆度误差,滑动轴承内孔或滚动轴承滚道的波度,滚动轴承滚子的形状与尺寸误差,轴承定位端面与轴心线垂直度误差,轴承端面之间的平行度误差,轴承间隙以及切削中的受力变形等。

③主轴系统的径向不等刚度及热变形

从以上可以看出影响电主轴回转精度的主要原因就是轴承磨损,轴及接触面磨损。为了保证我们的电主轴能在保证精度的情况下正常工作,我们就要尽可能的降低轴承相关部位的磨损率,而降低磨损的主要方式就是润滑,对轴承进行润滑处理,保证良好的润滑及冷却效果。因此选择合理正确的润滑方式是保证电主轴正常工作的重要条件。

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