電機(jī)主軸的冷卻方式

高速電主軸工作時(shí)，內(nèi)部電機(jī)和滾動(dòng)軸承在旋轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生大量熱量。由于電主軸結(jié)構(gòu)緊湊，間隙小，自發(fā)散熱效果弱，如果熱量不及時(shí)散發(fā)，會導(dǎo)致電主軸內(nèi)部部件之間不同程度的熱膨脹，從而影響電主軸的剛度和加工精度，嚴(yán)重影響主軸的使用壽命。

水冷軸承制造商通常采用液體冷卻和空氣強(qiáng)制冷卻兩種方式冷卻電主軸。

（1）液體冷卻是指在電主軸內(nèi)設(shè)計(jì)冷卻水循環(huán)，在外部配備相應(yīng)的冷卻器，使冷卻液在主軸內(nèi)循環(huán)帶走內(nèi)部熱量。該冷卻方法設(shè)計(jì)簡單可靠，冷卻效果明顯，缺點(diǎn)是主軸軸芯冷卻效果差，冷卻器成本高。

（2）空氣強(qiáng)制冷卻是指在電主軸殼體與電機(jī)定子之間設(shè)計(jì)強(qiáng)制對流通道，通過熱傳導(dǎo)進(jìn)入強(qiáng)制對流區(qū)，將熱量帶入空氣，實(shí)現(xiàn)電主軸的恒溫工作?？諝鈴?qiáng)制冷卻具有無污染的特點(diǎn)。如果使用靜壓氣體軸承，靜壓氣體軸承的氣體可以在主軸內(nèi)循環(huán)，帶走部分電機(jī)的熱量。

有必要冷卻和散熱電主軸，特別是在高溫天氣下。如果在應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)電主軸過熱，應(yīng)考慮是否采取散熱措施，不要讓電主軸過熱，影響使用壽命。

普通變頻為標(biāo)量驅(qū)動(dòng)和控制，其驅(qū)動(dòng)控制特性為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)，輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比。普通變頻控制的動(dòng)態(tài)性能不理想，低速控制性能差，輸出功率不穩(wěn)定，無C軸功能。但價(jià)格便宜，結(jié)構(gòu)簡單，一般用于磨床和普通高速銑床。

矢量控制技術(shù)模仿直流電機(jī)的控制，具有良好的動(dòng)態(tài)性能，通過轉(zhuǎn)子磁場定向和矢量變換來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)和控制。矢量控制驅(qū)動(dòng)器剛啟動(dòng)時(shí)扭矩值大，電主軸結(jié)構(gòu)簡單，慣性小，啟動(dòng)加速度大，啟動(dòng)后可立即達(dá)到允許速度。該驅(qū)動(dòng)器有兩種：開環(huán)和閉環(huán)。后者可以反饋位置和速度，不僅具有更好的動(dòng)態(tài)性能，還可以實(shí)現(xiàn)C軸功能；前者動(dòng)態(tài)性能稍差，沒有C軸功能，但價(jià)格相對便宜。

直接扭矩控制是繼矢量控制技術(shù)之后發(fā)展起來的另一種新型的高性能交流速度調(diào)節(jié)技術(shù)。其控制理念新穎，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔明了，更適合高速電主軸的驅(qū)動(dòng)，更能滿足高速電主軸高速、寬調(diào)速范圍、高速瞬時(shí)的動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性的要求，已成為交流傳動(dòng)領(lǐng)域的熱門技術(shù)。

通過比較可以看出，直接扭矩控制更適合電主軸驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)的電主軸直接扭矩控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)靜態(tài)特性，將直接扭矩控制方法應(yīng)用于電主軸驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，更適合高速數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的快速響應(yīng)要求。

電主軸旋轉(zhuǎn)是指主軸實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸對其理想旋轉(zhuǎn)軸的漂移，如有旋轉(zhuǎn)誤差，將影響高速電機(jī)的正常使用。那么在實(shí)際應(yīng)用中，究竟有哪些因素會造成回轉(zhuǎn)誤差呢？

主軸旋轉(zhuǎn)軸誤差運(yùn)動(dòng)分為三種基本形式：① 軸向跳動(dòng)；② 徑向跳動(dòng)；③ 傾角擺動(dòng)，影響主軸旋轉(zhuǎn)精度的因素：軸承誤差、軸承間隙和零件誤差。為了提高主軸的旋轉(zhuǎn)精度，總結(jié)了三種措施：1、提高主軸部件的制造精度；2、預(yù)緊滾動(dòng)軸承；3、使主軸的旋轉(zhuǎn)誤差不反映在工件上。

隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，對零件的加工精度要求越來越高，因此對機(jī)床精度要求也越來越高。電主軸旋轉(zhuǎn)誤差運(yùn)動(dòng)將直接影響機(jī)床的加工精度。多年來，國內(nèi)外對主軸旋轉(zhuǎn)誤差應(yīng)對政策進(jìn)行了廣泛的研究。