電主軸三種控制方式的對比分析

 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性能不夠理想，在低速時控制性能不佳，輸出功率不夠穩定，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。

   矢量控制技術模仿直流電動機的控制，以轉子磁場定向，用矢量變換的方法來實現驅動和控制，具有良好的動態性能。矢量控制驅動器在剛啟動時具有很大的轉矩值，加之電主軸本身結構簡單，慣性很小，故啟動加速度大，可以實現啟動后瞬時達到允許極限速度。這種驅動器又有開環和閉環兩種，后者可以實現位置和速度的反饋，不僅具有更好的動態性能，還可以實現C軸功能；而前者動態性能稍差，也不具備C軸功能，但價格較為便宜。

   直接轉矩控制是繼矢量控制技術之后發展起來的又一種新型的交流調速技術，其控制思想新穎，系統結構簡潔明了，更適合于高速電主軸的驅動，更能滿足高速電主軸高轉速、寬調速范圍、高速瞬間準停的動態特性和靜態特性的要求，已成為交流傳動領域的一個熱點技術。

   通過對比可以看出，直接轉矩控制這一控制方式更適合電主軸的驅動，設計的電主軸直接轉矩控制系統具有良好的動靜態特性，將直接轉矩控制方法應用于電主軸驅動控制系統是可行的，較適應高速數控機床驅動控制系統的快速響應要求。

對主軸電機的要求主要為：

（1）足夠的輸出功率，數控機床的主軸負載性質近似于"恒功率"，也就是當機床的主軸轉速高時，輸出轉矩較??；主軸轉速低時，輸出轉矩大；即要求主軸驅動裝置要具有"恒功率"的性質；

（2）調速范圍：為保證數控機床適用于各種不同的刀具、加工材質；適應于各種不同的加工工藝，要求主軸電機具有一定的調速范圍。但對主軸的要求比進給低；

（3）速度精度：一般要求靜差度小于5％，更高的要求為小于1％；

（4）快速：主軸驅動裝置有時也用在定位功能上，這就要求它也具有一定的快速性。

高速主軸是高速切削機床的部件，隨著對主軸轉速要求的不斷提高，傳統的齒輪——皮帶變速傳動系統由于本身的振動、噪音等原因已不能適應要求，取而代之的是一種新穎的功能部件——電主軸，它將主軸電機與機床主軸合二為一，實現了主軸電機與機床主軸的一體化。電主軸采用了電子傳感器來控制溫度，自帶水冷或油冷循環系統，使主軸在高速旋轉時保持恒溫，一般可控制在20°~25°范圍內某一設定溫度，精度為± 0.7°，同時使用油霧潤滑、混合陶瓷軸承等新技術，使主軸免維護、長壽命、高精度。

高速電主軸常用輕系列角接觸球軸承，供油佳潤滑方式為從一邊進入軸承內部，如圖a所示，噴嘴孔應與內圈齊平，不能指向保持架。但實際應用中，由于尺寸所限往往采用圖b的結構。在油路設計時要盡量避免管子截面的變化，盡量減少油路彎折，如果結構所限，則盡量保持變化部位的光滑過渡。同時，要保證油氣管道中氣體的出口暢通。