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在數(shù)控機床中,電主軸通常采用變頻調(diào)速方法。目前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。那么,這三種控制方式有哪些不同呢?永磁同步電主軸將為大家做個詳細對比。
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。
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(xiàn)驅動和控制,具有良好的動態(tài)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(xiàn)啟動后瞬時達到允許極限速度。
這種驅動器又有開環(huán)和閉環(huán)兩種,后者可以實現(xiàn)位置和速度的反饋,不僅具有更好的動態(tài)性能,還可以實現(xiàn)C軸功能;而前者動態(tài)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(fā)展起來的又一種新型的高性能交流調(diào)速技術,其控制思想新穎,系統(tǒng)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(diào)速范圍、高速瞬間準停的動態(tài)特性和靜態(tài)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(tǒng)具有良好的動靜態(tài)特性,將直接轉矩控制方法應用于電主軸驅動控制系統(tǒng)是可行的,較適應高速數(shù)控機床驅動控制系統(tǒng)的快速響應要求。
無勵磁電流。永磁同步電主軸的轉子表貼永磁磁鋼,直接形成轉子磁場,無需勵磁電流,功率因素接近1,幾乎所有定子電流都用于輸出轉矩,具有較高的工作效率,能減少電機損耗。
永磁同步技術的應用能夠節(jié)省投資成本,同時提高效率;提高工件表面加工精度;擴大精密切削和低速強力切削的范圍;實現(xiàn)節(jié)能減耗。
無感應電流。永磁同步電主軸轉子無感應電流,轉子發(fā)熱小,且具有極佳的硬轉矩特性,在負載波動情況下仍具有較高的轉速穩(wěn)定性,能保持砂輪的勻速轉動,因此,其加工零件表面的質量高。
較強的帶負載能力。永磁同步電主軸在額定轉速以下能滿足功率指標要求,嚴格遵循恒轉矩規(guī)律,在較小的范圍內(nèi)具有很強的帶負載能力。
永磁同步電主軸的影響精度分析:
1、主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度及熱變形。從以上可以看出影響電主軸回轉精度的主要原因就是軸承磨損,軸及接觸面磨損。
為了保證我們的電主軸能在保證精度的情況下正常工作,我們就要盡可能的降低軸承相關部位的磨損率,而降低磨損的主要方式就是潤滑,對軸承進行潤滑處理,保證良好的潤滑及冷卻效果。因此選擇合理正確的潤滑方式是保證電主軸正常工作的重要條件。
2、主軸誤差。主要包括主軸支承軸頸的圓度誤差、同軸度誤差(使主軸軸心線發(fā)生偏斜)和主軸軸頸軸向承載面與軸線的垂直度誤差(影響主軸軸向竄動量)。
3、軸承誤差。軸承誤差包括滑動軸承內(nèi)孔或滾動軸承滾道的圓度誤差,滑動軸承內(nèi)孔或滾動軸承滾道的波度,滾動軸承滾子的形狀與尺寸誤差,軸承定位端面與軸心線垂直度誤差,軸承端面之間的平行度誤差,軸承間隙以及切削中的受力變形等。