安阳市新程轴业机械有限公司

我国电主轴的设计制造技术刚刚起步，尚未形成批量生产规模，电主轴的各项性能指标和国外尚有较大的差距。为了加快我国高速加工技术的发展与应用，加速数控机床产品的更新换代，建议进一步组织力量进行技术攻关，早日实现电主轴的化批量生产。电主轴的工作不仅转速高双头永磁电主轴，而且要求有很高的角减速度和角加速度、在位置快速准停永磁电主轴，这就对其结构设计、制造和控制提出了非常严格的要求并带来了一系列技术难题，如电主轴的散热、润滑及精密控制等。

电主轴三种控制方式的对比分析

 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永磁同步电主轴。

   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，惯性很小永磁电主轴厂家，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点技术。

   通过对比可以看出，直接转矩控制这一控制方式更适合电主轴的驱动，设计的电主轴直接转矩控制系统具有良好的动静态特性，将直接转矩控制方法应用于电主轴驱动控制系统是可行的，较适应高速数控机床驱动控制系统的快速响应要求。

电主轴的油气光滑设备就是使油跟从气体的活动而往前运动。气体在运动过程中，会带动附着在管壁上面的少数油滴进入到两头的传动轴承，喷洒到冲突面上的是带有油滴的油气混合体。

这种光滑设备不只经济、环保、快速、，更重要的是油滴适中，不会造成因油量过多轴承无法散热，也不会造成因油量过多，轴承在高速旋转过程中发生背压，避免了电主轴负载添加，更不会发生窜动现象。

自动换刀装置。为了使电主轴广泛的应用于各个加工中心，那么我们就需要在电主轴上面安装一个自动换刀装置，如一些蝶形簧或者是拉刀油缸等。 高度刀具的装卡方式。如果应用在电主轴上面的刀具的类型是我们熟知的BT刀具的话，那么它就不可以实现一些速度非常快的工作需求，因此我们需要使用一些HSK、SKI等高速刀具。

高频变频装置。要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速，必须用一高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电动机，变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹。

快速主轴是高速钻削数控车床的关键部件，伴随着对主轴转速比规定的不断提升，传统式的传动齿轮——传动带调速传动装置因为自身的震动、噪声等缘故已不可以满足规定，取代它的的是一种新奇的功能性构件——电主轴，它将主轴电动机与数控车床主轴合二为一，完成了主轴电动机与数控车床主轴的一体化。电主轴选用了光电感应器来操纵温度，内置水冷散热或油冷循环，使主轴在高速运转时维持控温，一般可调节在20°~25°区域内某一设置温度，精密度为±0.7°，与此同时应用焊接润化、混和陶瓷轴承等新技术应用，使主轴免维护保养、寿命长、高精密。 

电主轴的壳体中安装有电动机的定子，电主轴实施封闭设计，当处于高速运转状态的时候，由于缺乏散热条件，就会出现壳体中过热的问题。电主轴的内部安装有两个热源：个热源是电动机运行中会由于损耗而发热；第二个热源是由于轴承运行中产生摩擦而发热。当电机运行的过程中有热量产生，主要发挥散热作用的是主轴壳体，而且部分热量通过主轴向轴承传输，导致轴承快速升温，其寿命必然受到影响，转轴的制造精度受到热伸长的影响，主轴系统运行的性无法保证。冷却电主轴的方法是将循环冷却水套安装在定子与壳体连接的位置，同润滑轴承，使发热量减少，采用合理的润滑方式除了发挥润滑作用，而且还可以起到冷却的效果。