(二)交流同步伺服系统
近年来,随着高能低价永磁体的开发和性能的不断提高,使得采用永磁同步调速电动机的交流同步伺服系统的性能日益突出,为解决交流异步伺服存在的问题带来了希望。与采用矢量控制的异步伺服相比,永磁同步电动机转子温度低,轴向连接位置精度高,要求的冷却条件不高,对机床环境的温度影响小,容易达到极小的低限速度。即使在低限速度下,也可作恒转矩运行,特别适合强力切削加工。同时其转矩密度高,转动惯量小,动态响应特性好,特别适合高生产率运行。较容易达到很高的调速比,允许同一机床主轴具有多种加工能力,既可以加工像铝一样的低硬度材料,也可以加工很硬很脆的合金,为机床进行最优切削创造了条件。
(三)电主轴
电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物,它将主 轴电动机的定子、转子直接装入主轴组件的内部,电动机的转子即为主轴的旋转部分,由于取消了齿轮变速箱的传动与电动机的连接,实现了主轴系统的一体化、“零传动”。因此,其具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等优点,并可改善机床的动平衡,避免振动和噪声,在超高速切削机床上得到了广泛的应用。
从理论上讲,电主轴为一台高速电动机,其既可使用异步交流感应电动机,也可使用永磁同步电动机。电主轴的驱动一般使用矢量控制的变频技术,通常内置一脉冲编码器,来实现厢位控制及与进给的准确配合。由于电主轴的工作转速极高,对其散热、动平衡、润滑等提出了特殊的要求。在应用中必须妥善解决,才能确保电主轴高速运转和精密加工。
五、结论
作为数控机床的重要功能部件,伺服系统的特性一直是影响系统加工性能的重要指标。围绕伺服系统动态特性与静态特性的提高,近年来发展了多种伺服驱动技术。可以预见随着超高速切削、超精密加工、网络制造等先进制造技术的发展,具有网络接口的全数字伺服系统、直线电动机及高速电主轴等将成为数控机床行业的关注的热点,并成为伺服系统的发展方向。