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采用內(nèi)裝式同軸電動機驅(qū)動的機床主軸，電動機是專制的內(nèi)裝式，電動機軸就是機床主軸。電動機的轉(zhuǎn)子直接裝在機床主軸上，電動機的定子裝在主軸箱內(nèi)，電動機自己沒有軸承，而是依靠機床的高精度空氣軸承支撐轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動。電動機現(xiàn)在都采用無刷直流電動機，可以很方便地進行主軸轉(zhuǎn)速的無級變速，同時由于電動機沒有電刷，不僅可以消除電刷引起的摩擦振動，而且免除了電刷磨損對電機的影響。為主軸能獲得盡量搞的回轉(zhuǎn)精度，電動機轉(zhuǎn)子裝在主軸上后應(yīng)要求轉(zhuǎn)子和主軸運轉(zhuǎn)的影響。
同時內(nèi)裝式同軸電動機驅(qū)動機床主軸存在一個的問題是：電動機工作時定子將發(fā)熱產(chǎn)生溫升，使主軸部件產(chǎn)生熱變形。為減小熱變形，電動機定子應(yīng)采取強制通氣冷卻或釘子外殼做成夾層，通過恒溫（或水）冷卻，可以基本解決內(nèi)裝式電動機發(fā)熱問題。
盡管將主電機內(nèi)置于機床主軸箱中會帶來很多問題，但在高速機床上這幾乎是唯一的選擇。這是因為：
（1）如果電機不內(nèi)置，則在高速下由皮帶和或齒輪等中間傳動件產(chǎn)生的振動與噪音等問題很難解決，會大大降低高速加工的精度和表面質(zhì)量，并對車間環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲污染。
（2）高速加工對主軸運轉(zhuǎn)的角加速度有極高的要求，實現(xiàn)這一嚴(yán)酷要求最經(jīng)濟的方法，就是盡可能把傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量減至最小。而為了達到這個目的，只有將電機內(nèi)置，取消齒輪、皮帶等一系列中間傳動環(huán)節(jié)。
（3）和皮帶、齒輪的末端傳動方式相比，主軸電機內(nèi)置于主軸前后軸承之間，可大大提高主軸系統(tǒng)的剛度和固有頻率，即提高機床的臨界轉(zhuǎn)速。這就使電主軸運轉(zhuǎn)在最高轉(zhuǎn)速時，仍可遠離機床的臨界轉(zhuǎn)速，確保不發(fā)生共振，這點對高速加工的安全尤為重要。
（4）結(jié)構(gòu)簡單緊湊，容易做成獨立的功能部件，可由專業(yè)廠進行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化生產(chǎn)。機床主機廠只需根據(jù)用戶的不同要求進行選用，可方便的組成各種類型、各種性能的機床，包括多軸聯(lián)動機床，多面加工中心和并聯(lián)機床等。
（5）主軸電動機做成內(nèi)裝式，電動機和機床主軸采用同軸，不僅可以提高主軸的回軸精度，而且主軸箱的軸向長度縮短，主軸成為一個獨立的，很方便移動的部件。
高速電主軸由靜止升速至每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)乃至數(shù)十萬轉(zhuǎn)是相當(dāng)困難的.電主軸為保證正常工作,必須施加一定量的預(yù)負(fù)荷,這又增加了電主軸的阻力矩.為使電主軸能順利地完成啟動過程,應(yīng)選取較大的啟動轉(zhuǎn)矩,故高速電主軸的啟動電流要超出普通電機的額定電流5～7倍.
現(xiàn)有的高速電主軸的驅(qū)動電源可分為兩類:(1)三相中頻發(fā)電機組是由一臺電動機和一臺中頻發(fā)電機組合而成.就其勵磁方式可分為整流子勵磁中頻發(fā)電機和異步繞籠勵磁中頻發(fā)電機.這種電源自身機械損耗和在機電轉(zhuǎn)換中的電磁能量損耗很大.并且噪音大、振動大,需建專用發(fā)電機房.又面臨輸電線路損耗大等難題,已很少使用.(2)靜止變頻電源是利用交流變頻調(diào)速技術(shù).變頻器將工頻交流電轉(zhuǎn)換為所需頻率交流電.變頻器工作原理是建立在磁場矢量控制理論基礎(chǔ)上的.早期的靜止變頻電源多數(shù)以硅控元器件為主體,故體積大、可靠性差.已被大功率晶體管靜止變頻電源所替代.
現(xiàn)今廣泛使用的晶體管變頻器是脈沖調(diào)幅式變頻調(diào)速電源.可將三相50Hz380V交流電源轉(zhuǎn)換成三相中頻電源,其輸出電壓、頻率連續(xù)可調(diào).最新的變頻器采用先進的IGBT晶體管技術(shù),可以實現(xiàn)異步電動機的無級變速,其適應(yīng)性、實用性、經(jīng)濟性均優(yōu)于中頻發(fā)電機組.目前已成為高速電主軸主要驅(qū)動電源.
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