加工中心異步電主軸原理
永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子表貼永磁磁鋼，直接形成轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，無(wú)需勵(lì)磁；而普通電機(jī)轉(zhuǎn)子一般為銅條或鑄鋁鼠籠式結(jié)構(gòu)，需通過(guò)定子勵(lì)磁感應(yīng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。
永磁同步電主軸優(yōu)勢(shì)：
由于永磁同步電機(jī)無(wú)需勵(lì)磁電流，功率因數(shù)接近1，幾乎全部定子電流用于輸出轉(zhuǎn)矩，因此工作效率較高；而異步電機(jī)需要很大的勵(lì)磁電流分量，導(dǎo)致電機(jī)損耗增大，效率降低。一般功率因數(shù)0.3~0.85。所以，同等功率等級(jí)下，永磁同步電機(jī)比異步電機(jī)節(jié)能。
永磁同步電主軸特性：大轉(zhuǎn)矩、寬調(diào)速、準(zhǔn)停、剛性攻絲。
應(yīng)用機(jī)床：雕銑機(jī)、鉆攻機(jī)、加工中心機(jī)、鏜床。
用于加工中心的電主軸由安裝在尾端的氣、液缸產(chǎn)生松刀力，經(jīng)安放在轉(zhuǎn)軸內(nèi)腔的松拉刀機(jī)構(gòu)，通過(guò)拉刀器來(lái)實(shí)現(xiàn)松拉刀。其拉刀器可視電主軸轉(zhuǎn)速及傳遞轉(zhuǎn)矩的不同選用HSK、卡爪、鋼球等不同形式。
用于加工中心的電主軸松刀時(shí)，尾端氣、液缸產(chǎn)生的強(qiáng)大松刀力頂動(dòng)松拉刀機(jī)構(gòu)的拉桿向前運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也使電主軸軸承承受強(qiáng)大的推力。為避免電主軸軸承損傷，應(yīng)在電主軸上設(shè)計(jì)一套理想的卸載系統(tǒng)，將松刀力轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)軸的內(nèi)力。
大型加工中心用電主軸需具備準(zhǔn)停、準(zhǔn)位、準(zhǔn)速功能，因此必須在電主軸單元中安裝能實(shí)現(xiàn)速度反饋和傳遞位置信號(hào)的磁性編碼器。其鋼質(zhì)碼盤(pán)應(yīng)安裝在轉(zhuǎn)軸本體上，接收器應(yīng)牢固地安裝在電主軸外殼上，同時(shí)應(yīng)便于調(diào)整。三、電主軸所融合的技術(shù)
電主軸是最近幾年在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機(jī)床主軸與主軸電動(dòng)機(jī)融為一體的新技術(shù)，它與直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)、高速刀具技術(shù)一起，將會(huì)把高速加工推向一個(gè)新時(shí)代。電主軸是一套組件，它包括電主軸本身及其附件：高頻變頻裝置、油霧潤(rùn)滑器、冷卻裝置、內(nèi)置編碼器、換刀裝置等。
1．高速軸承技術(shù)
電主軸通常采用復(fù)合陶瓷軸承，耐磨、耐熱，壽命是傳統(tǒng)軸承的幾倍；有時(shí)也采用電磁懸浮軸承或靜壓軸承，內(nèi)外圈不接觸，理論上壽命無(wú)限。
2．高速電動(dòng)機(jī)技術(shù)
電主軸是電動(dòng)機(jī)與主軸融合在一起的產(chǎn)物，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子即為主軸的旋轉(zhuǎn)部分，理論上可以把電主軸看做一臺(tái)高速電動(dòng)機(jī)，關(guān)鍵技術(shù)是高速度下的動(dòng)平衡。
3．潤(rùn)滑
電主軸的潤(rùn)滑一般采用定時(shí)定量油氣潤(rùn)滑，也可以采用脂潤(rùn)滑，但相應(yīng)地速度會(huì)低些。所謂定時(shí)，就是每隔一定的時(shí)間間隔注一次油。所謂定量，就是通過(guò)一個(gè)叫定量閥的器件，精確地控制每次潤(rùn)滑油的油量。而油氣潤(rùn)滑，指的是潤(rùn)滑油在壓縮空氣的攜帶下，被吹入陶瓷軸承。油量控制很重要，太少，起不到潤(rùn)滑作用；太多，在軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)因油的阻力而發(fā)熱。 4、冷卻裝置 為了盡快給高速運(yùn)行的電主軸散熱，通常對(duì)電主軸的外壁通以循環(huán)冷卻劑，冷卻裝置的作用是保持冷卻劑的溫度 5、內(nèi)置脈沖編碼器 為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀以及剛性攻螺紋，電主軸內(nèi)置一脈沖編碼器，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的相角控制以及與進(jìn)給的配合。 6、自動(dòng)換刀裝置 為了應(yīng)用加工中心，電主軸配備了自動(dòng)換刀裝置，包括碟形彈簧、拉油缸等。 7、高速刀具的裝卡方式 廣為熟悉的BT、1sO刀具，已被實(shí)踐證明不適合于高速加工，這種情況下出現(xiàn)了Hsk、SKI等高速刀具。 8、高頻變頻裝置 要實(shí)現(xiàn)電主軸每分鐘幾萬(wàn)轉(zhuǎn)甚至十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，必須用一高頻變頻裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)電主軸的內(nèi)置高速電動(dòng)機(jī)，變器的輸出頻率必須達(dá)到上千或幾千赫弦。 四、主軸潤(rùn)滑方式
為了保證主軸有良好的潤(rùn)滑，減少摩擦發(fā)熱，同時(shí)又能把主軸組件的熱量帶走，通常采用循環(huán)式潤(rùn)滑系統(tǒng)。近年，數(shù)控機(jī)床的主軸軸承大多采用高級(jí)油脂封閉式潤(rùn)滑，每加一次油脂可以使用7～10年，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了成本且維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單。
常見(jiàn)的主軸軸承潤(rùn)滑方式主要有油氣潤(rùn)滑、噴注潤(rùn)滑和突入滾道潤(rùn)滑三種方式。
1、油氣潤(rùn)滑方式
油氣氣潤(rùn)滑方式是通過(guò)壓縮空氣定時(shí)定量地把油霧或小油滴送進(jìn)軸承空隙中，這樣既實(shí)現(xiàn)了潤(rùn)滑，又不至于使油霧太多面污染周?chē)諝?。本任?wù)采用的就是油氣潤(rùn)滑方式。2、噴注潤(rùn)滑方式噴注潤(rùn)滑方式是通過(guò)將較大流量的恒溫油噴注到主軸軸承上，已達(dá)到潤(rùn)滑和冷卻的目的。這里需要特別指出的是，較大流量噴注的油，不是自然回流，而是用拍油泵強(qiáng)制排油，同時(shí)，采用專(zhuān)用高精度大容量和恒溫油，將油溫變動(dòng)量控制在±0.5℃以?xún)?nèi)。3、突入滾道潤(rùn)滑方式突入滾道潤(rùn)滑方式是利用高速軸承的泵效應(yīng)，把內(nèi)滾道附近的潤(rùn)滑油吸入滾道，已達(dá)到潤(rùn)滑的目的。潤(rùn)滑油的進(jìn)油口在內(nèi)滾道附近，若進(jìn)油口較高則泵效應(yīng)差，若進(jìn)油口接近外滾道則成為排放口了，潤(rùn)滑油將不能進(jìn)入軸承內(nèi)部。