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超精密氣懸浮電主軸 |
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隨著電氣傳動技術（變頻調速技術、電動機矢量控制技術等）的迅速發(fā)展和日趨完善，高速數控機床主傳動系統(tǒng)的機械結構已得到的簡化，基本上取消了帶輪傳動和齒輪傳動。機床主軸由內裝式電動機直接驅動，從而把機床主傳動鏈的長度縮短為零，實現(xiàn)了機床的“零傳動”。，這種“主軸單元”主軸電動機與機床主軸“合二為一”的傳動結構形式使主軸部件從機床的傳動系統(tǒng)和整體結構中相對立出來，又稱“電主軸”(ElectricSpindle,Motor Spindle)。由于當前電主軸主要采用的是交流高頻電動機，故也稱為“高頻主軸”（High FrequencySpindle)。由于沒有中間傳動環(huán)節(jié)，有時又稱它為“直接傳動主軸”（Direct Drive Spindle)。
電主軸的電動機均采用交流異步感應電動機，由于是用在高速加工機床上，啟動時要從靜止迅速升速至每分鐘數萬轉乃至數十萬轉，啟動轉矩大，因而啟動電流要超出普通電機額定電流5~7倍。其驅動方式有變頻器驅動和矢量控制驅動器驅動兩種。變頻器的驅動控制特性為恒轉矩驅動，輸出功率與轉矩成正比。機床新的變頻器采用的晶體管技術，可實現(xiàn)主軸的無級變速。機床矢量控制驅動器的驅動控制為在低速端為恒轉矩驅動，在中、高速端為恒功率驅動。
電主軸具有結構緊湊、重量輕、慣性小、噪聲低、響應快等優(yōu)點，而且轉速高、功率大，簡化機床設計，易于實現(xiàn)主軸定位，是高速主軸單元中的一種理想結構。 電主軸軸承采用高速軸承技術，耐磨耐熱，壽命是傳統(tǒng)軸承的幾倍。
電磁懸浮軸承高速性能好，精度高，容易實現(xiàn)診斷和在線監(jiān)控，但是由于電磁測控系統(tǒng)復雜，這種軸承價格十分昂貴，而且長期居高不下，沒有得到廣泛應用。
在數控機床中，電主軸通常采用變頻調速方法。主要有普通變頻驅動和控制、矢量控制驅動器的驅動和控制以及直接轉矩控制三種控制方式。
普通變頻為標量驅動和控制，其驅動控制特性為恒轉矩驅動，輸出功率和轉速成正比。普通變頻控制的動態(tài)性能不夠理想，在低速時控制性能不佳，輸出功率不夠穩(wěn)定，也不具備C軸功能。但價格便宜、結構簡單，一般用于磨床和普通的高速銑床等。
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