高速電主軸加工

在機床加工中，高速電主軸通常采用變頻調(diào)速的方法，目前主要有三種控制方法：普通變頻調(diào)速、矢量控制、驅(qū)動控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。

普通變頻調(diào)速是標(biāo)量驅(qū)動和控制，其驅(qū)動控制特性是恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動，輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比。普通變頻控制的動態(tài)性能不理想，低速時控制性能不佳，輸出功率不夠穩(wěn)定，沒有C軸函數(shù)。但價格便宜，結(jié)構(gòu)簡單，一般用于磨床和普通高速銑床等。

矢量控制技術(shù)模仿直流電機的控制，采用轉(zhuǎn)子磁場定向，采用矢量變換方法實現(xiàn)驅(qū)動和控制，具有良好的動態(tài)性能矢量控制驅(qū)動器在啟動時具有較大的轉(zhuǎn)矩值。此外，電主軸本身結(jié)構(gòu)簡單，慣性小，起動加速大，啟動后即可達(dá)到允許的極限轉(zhuǎn)速。這種驅(qū)動器有開環(huán)和閉環(huán)兩種，后者可以實現(xiàn)位置和速度的反饋，不僅具有較好的動態(tài)性能，而且可以實現(xiàn)C軸函數(shù)，但前者的動態(tài)性能稍差，沒有C軸功能，但價格便宜。

直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)是繼矢量控制技術(shù)之后發(fā)展起來的一種新型的交流調(diào)速技術(shù)，其控制思想新穎，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單清晰，更適用于高速電主軸的驅(qū)動，能夠滿足高速電主軸的高速、寬調(diào)速范圍、動態(tài)和靜態(tài)特性、高速瞬時準(zhǔn)止的要求，已成為交流傳動領(lǐng)域的一項熱點技術(shù)。

電主軸由內(nèi)置的電主軸單元、驅(qū)動控制器、編碼器、通信電纜和直流母線制動器組成，用于將電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)化為電主軸單元的機械能，同時實現(xiàn)電主軸的準(zhǔn)停止。準(zhǔn)速度準(zhǔn)位置系統(tǒng)稱為電主軸系統(tǒng)。

普通數(shù)控機床主軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以用以下簡單的公式來描述：

大型數(shù)控銑削(包括并聯(lián)機構(gòu)數(shù)控銑削)，小型數(shù)控車(無軸定位)電主軸單元+開環(huán)驅(qū)動控制器+直流母線能耗制動器。

電主軸系統(tǒng)的質(zhì)量是大型數(shù)控銑削、加工和數(shù)控車削質(zhì)量的關(guān)鍵之一。這是特別重要的閉環(huán)電主軸系統(tǒng).目前，我國已經(jīng)能夠開發(fā)和設(shè)計各種高速電主軸.然而，閉環(huán)驅(qū)動控制器和編碼器還沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn).選擇的進口編碼器和驅(qū)動控制器與我國開發(fā)的電主軸單元相匹配，形成電主軸系統(tǒng)，以滿足國內(nèi)數(shù)控機床的迫切需求，降低主機成本，提高主機的市場競爭力，是一種可行的途徑。

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