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。

   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，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。

高速电机技术：电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物，电动机的转子即为主轴的旋转部分，理论上可以把电主轴看作一台高速电动机。关键技术是高速度下的动平衡；

润滑：电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑；也可以采用脂润滑，但相应的速度要打折扣。所谓定时，就是每隔一定的时间间隔注一次油。所谓定量，就是通过一个叫定量阀的器件，控制每次润滑油的油量。而油气润滑，指的是润滑油在压缩空气的携带下，被吹入陶瓷轴承。油量控制很重要，太少，起不到润滑作用；太多，在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。

冷却装置：为了尽快给高速运行的电主轴散热，通常对电主轴的外壁通以循环冷却剂，冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。

面对如此之大的电主轴需求市场，国产的电主轴生产却没有跟上去，这并不是因为我国电主轴的研发动作迟缓。其实早在20世纪50年代，我国的轴承行业就已经开始研究生产电主轴。目前国内电主轴的生产以洛阳轴承研究所为，它生产的内孔磨削用电主轴已有40多年的历史。近年来，它开发的加工中心、高速铣床和车床用电主轴，已与国产高速机床和国产并联机床配套，投入使用。迄今已发展到15个系列，100多个品种，功率从0.2~75kW，高转速达150000r/min。

因为电主轴的作业速度高，因此对主轴轴承的动态、热态功能有严格要求。合理的预紧力、杰出而充沛的光滑是确保主轴正常作业的必要条件。选用油雾光滑，雾化发生器进气压为0.25~0.3MPa,先用20号透平油，油滴速度控制在80`100滴/分钟。 光滑油雾在充沛光滑轴承的一起，还带走了大量的热量。前后轴承的光滑油分配是非常重要的问题，必须加以严格控制。进气口截面大于前后喷油口截面的总和，排气应顺利，各喷油小孔的喷射角与轴线呈15度夹角，使油雾直接轴承作业区。