主轴电机的选择
数控机床主轴电机的类型
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电主轴额定转速
电主轴额定转速
在当今的高效加工领域，电主轴的额定转速是一个至关重要的参数。
它不仅决定了加工过程的效率，还直接影响着工件的精度和表面质量。
本文将对电主轴的额定转速进行深入的解析，帮助读者更好地理解这一关键参数。
一、电主轴额定转速的定义
电主轴的额定转速是指主轴电机在额定功率下，主轴能够稳定运行的最高转速。
这个转速通常是主轴电机和主轴单元综合性能的体现，包括了电机的扭矩、功率以及主轴单元的机械特性等因素。
二、电主轴额定转速的选取
在实际应用中，选择合适的额定转速至关重要。
转速过低，可能导致加工效率低下；转速过高，则可能引起主轴振动、发热等问题，甚至损坏主轴。
因此，需要根据具体的加工需求和设备性能来选择合适的额定转速。
三、电主轴额定转速的考虑因素
在选取电主轴的额定转速时，需综合考虑多个因素。
首先是加工材料的特性，如硬度、韧性等；其次是加工工艺的要求，如切削深度、进给速度等；此外，还需考虑主轴电机的性能参数以及主轴单元的设计结构。
四、电主轴额定转速的优化
为了充分发挥电主轴的性能，提高加工效率，我们需要对额定转
速进行优化。
这可以通过实验的方法，根据实际加工情况调整转速，找到最佳的工作点。
同时，对于长期使用的电主轴，还需定期维护和校准，以确保其转速稳定和加工精度。
结语：电主轴的额定转速作为其关键性能参数之一，对于高效加工具有重要意义。
通过深入了解其定义、选取、考虑因素及优化方法，我们能够更好地在实际应用中发挥电主轴的性能优势，提升加工效率和工件质量。
随着技术的不断进步，相信未来电主轴的性能将得到进一步提升，为工业制造领域带来更大的价值。
高速主轴电机的三种控制方式详解
高速主轴电机的三种掌控方式详解
在数控机床中，高速电主轴通常采纳变频调速方法，目前重要有一般变频驱动和掌控、矢量掌控驱动器的驱动和掌控以及直接转矩掌控三种掌控方式，那么，这三种掌控方式有哪些不同呢？
一般变频为标量驱动和掌控，其驱动掌控特性为恒转矩驱动，输出功率和转速成正比。
一般变频掌控的动态性能不够理想，在低速时掌控性能不佳，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，一般用于磨床和一般的高速铣床等。
矢量掌控技术仿照直流电动机的掌控，以转子磁场定向，用矢量变换的方法来实现驱动和掌控，具有良好的动态性能。
矢量掌控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。
直接转矩掌控是继矢量掌控技术之后进展起来的又一种新型的高性能交流调速技术，其掌控思想新奇，系统结构简洁明白，更适合于高速电主轴的驱动，更能充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，直接转矩掌控这一掌控方式更适合电主轴的驱动，设计的电主轴直接转矩掌控系统具有良好的动静态特性，将直接转矩掌控方法应用于电主轴驱动掌控系统是可行的，较适应高速数控机床驱动掌控系统的快速响应要求。
1 / 1。
飞速主轴参数
飞速主轴参数因设备和应用的不同而异，以下是一些常见的飞速主轴参数：
1. 转速范围：飞速主轴的转速范围可以从每分钟几千转到上万转，具体转速取决于设备的设计和用途。
2. 功率：飞速主轴的功率可以从几百瓦到几千瓦不等，具体功率取决于设备的用途和要求。
3. 精度：飞速主轴通常具有很高的精度，可以满足各种精密加工的要求。
4. 刚性：飞速主轴的刚性非常好，可以承受很高的扭矩和转速，从而保证加工的精度和效率。
5. 噪音和振动：飞速主轴通常具有非常低的噪音和振动，这使得它在许多应用中成为理想的选择。
6. 材料：飞速主轴通常使用高质量的轴承和合金材料制成，以确保其长期稳定的工作性能。
7. 冷却系统：飞速主轴通常配备有高效的冷却系统，以保持轴承和马达的稳定运行。
以下是一些具体的参数示例：
型号：FSC-2540，转速范围为每分钟3000转至6000转，功率为2.5kW，精度为±3微米，刚性非常好，噪音和振动非常低。
该主轴采用高质量的轴承和合金材料制成，并配备有高效的冷却系统。
以上参数仅供参考，具体参数可能因品牌、型号、用途等因素而异。
在选择飞速主轴时，需要根据具体应用需求选择合适的型号和参数。
需要注意的是，飞速主轴的性能和稳定性受到多种因素的影响，如轴承质量、马达性能、冷却系统、操作和维护等。
因此，在选择和使用飞速主轴时，需要充分了解其性能特点和使用要求，以确保其能够充分发挥作用，并延长其使用寿命。
电机选型实例
电机选型实例
电机选型可参考相关书籍、网上的经验以及专业的设计工具软件。
实际的选型应视应用环境而定，下面是部分电机选型实例：
- 工业机器上使用的步进电机：依据不同的驱动电路可以选择不同类型的步进电机，它们的特性参数有电机旋转方向、最大转速、驱动电压、电流等。
- 能够满足100V驱动电压13.6A负载电流要求，同时重量在2kg左右的主轴电机：需要考虑有效功率、容量、噪音、刚性和精度等指标。
- 小型搅拌物料设备使用的强大电机：应考虑它的功率、电压、转速和保护性能，可选择电机转子重量轻，漏电绝缘能力强的小型电机。
- 高功率大风量风机：根据风量和风压的不同，以及运行环境的特点，需要考虑合适的布置形式、电机功率及功率因数估算调节范围、驱动电力系统配置和保护功能要求等，可选择0.37-200KW之间的高功率电机。
细纱机主轴电机选用探讨
１ ・ ４
纺织生产节能降耗及新技术应用专题
— 一
２ １ 年 纪代 但校 第 １ ００ 期
（ Ｆ Ｂ 磁 钢 。永 磁 同 步 电动 机 在 节 能 方 面 ， 更 Ｎｄ ｅ ） 有 优 越 的特 点 。我 国 自主 开 发 的 稀 土 永 磁 同 步 电 动
６ 负载 时效 率最 高 。 Ｏ
电 动 机 功 率 应 根 据 生 产 机 械 所 需 要 的功 率 选
择 ， 量使 电动机 在 高效 区工作 。 尽
选择 时应 注意 以下两 点 ：
ａ 电动机 功率 选得过 小 。会 出现“ 马拉 大 车” ） 小
现象 ， 造成 电动 机 长 期 过 载 ， 其 绝 缘 因 发 热 而 损 使
选 电动机 的发热 、 载能力 及启 动转 矩 。 过
２ １ 功率 选择 ．
作 环境 和工作 时 间 。
ａ 负 载性质 ）
负 载性 质是指 负载类 型及 其机 械特 性 。在 改变 负载 时 ， 表示 负载 转 速 与驱 动 负 载 所需 转 矩 之 间 的
关 系 ， 为 负载 的转 速 一转矩 特性 ， 称 该特 性是选 择 电 动机 的基本 因素 。 ｂ 负 载容量 ） 负载容 量是针 对 电动机 功率 和转矩 的大小 而确 定 的， 功率 的选择 应满 足配套 机械 负载 必需 的容量 ， 不 要过 大也 不可 以过 小 。功 率选 得 过 大 ， 能 充分 不
２ １ 年 纪代 织校 第 １ ００ 期
纺织生产节能降耗及新技术应用专题
＝ ＝ ＝ ＝ 一
细 纱 机 主 轴 电 机 选 用 探 讨 １ 山西经纬合力机械制造有 限公 司 ， 山西晋 中
２山西格芙兰纺织有限公司 ， ． 山西 晋 中
CNC控制系统、主轴电机如何选型
数控机床主要部件的选型方法本文重点介绍机床主要控制部件的选型方法，具体内容包括：CNC控制系统的设计原则、内容、CNC型号规格的确定；主轴电机型号的确定，转速、主轴电机功率的计算及实例；伺服电机的类型与转速选择，伺服进给系统的切削转矩、摩擦转矩、运动部件重力转矩的计算，电机输出转矩的选择；伺服驱动器的选择原则，驱动器电流的计算，驱动器选择实例。
C的选择选择CNC,主要是确定CNC的生产厂家与型号，在选型确定后可根据机床要求对CNC功能与硬件（如操作面板的布置形式、显示器、I/O单元、机床操作面板及其布置等）进行选择。
确定CNC厂家，除应考虑设备用户的要求、设计使用者习惯、熟悉程度、配套产品的一致性以及工厂内调试设备的通用性、技术服务等方面外，更重要的是CNC的可靠性。
从目前我国机床行业产品的性能与水平、用户的接受程度以及可靠性、服务等因素综合考虑。
国外系统FANUC的FS-0iC系列、西门子810/840系列，国内北京凯恩帝数控K1000系列、广州数控980系列是目前绝大多数机床生产厂家优先考虑的CNC。
在满足可靠性前提下，从技术角度考虑，以下指标也是CNC选择时应注意的问题。
（1）CPU性能CNC的CPU性能主要涉及处理器的位数、运算速度，处理精度、用户存储容量、编程能力、功能等方面。
目前大部分CNC从可靠性的角度，已经可以满足用户的要求，且价格服务等各方面都很好，但是对于要求高速、高精度加工的场合，CPU的性能将直接影响加工精度，这一点在选择CNC时尤为注意。
（2）轴控制能力CNC轴控制能力（最大控制轴数和联动轴数）是衡量CNC重要参数之一，也是决定CNC价格的重要因素，因此，在机床要求已经确定的情况下，建议不要再轴控制能力上考虑余量。
（3）CNC功能CNC功能主要包括硬件功能和软件功能，硬件功能的增加对价格的影响较大，应根据实际需要选择，软件功能主要是影响操作及编程，价格影响小，为方便用户，应尽可能予以选择。
电主轴详细参数及安装
电主轴详细参数及安装电主轴是一种用于机床和自动化设备的电动驱动装置，常用于高精度加工和高速切削过程中。
电主轴的详细参数和安装步骤如下：一、电主轴的详细参数：1.功率：电主轴的功率通常以千瓦（kW）为单位，表示电主轴的驱动能力。
功率越高，表示电主轴可以提供更大的切削力和速度。
2. 转速范围：电主轴的转速范围通常以转/分钟（rpm）为单位，在机床加工中，转速通常会根据加工工件的材料和要求进行调整。
3.切削力：切削力是指电主轴在切削过程中对工件施加的力量，通常以牛顿（N）为单位。
高切削力可以提高加工效率，但也会对工件和机床产生较大的负荷。
4.扭矩：扭矩是指电主轴在旋转时产生的力矩，通常以牛顿·米（Nm）为单位。
扭矩越大，表示电主轴可以提供更强的切削力和转动力，适用于加工较硬的材料。
5.尺寸和重量：电主轴的尺寸和重量通常根据机床和设备的要求进行设计。
尺寸小、重量轻的电主轴常用于小型机床和精密加工。
6.冷却方式：电主轴在高速运转时会产生大量的热量，因此通常需要通过冷却系统来进行降温。
常见的冷却方式包括水冷却和风冷却。
7.精度：电主轴的精度是指其转轴的偏差程度，通常以微米（μm）为单位。
高精度的电主轴可以提供更高的加工精度和表面光洁度。
二、电主轴的安装步骤：1.准备工作：确定电主轴的安装位置，并清理安装区域。
检查电主轴和相关附件是否完好无损。
2.安装底座：根据电主轴的尺寸和机床的要求，选择合适的底座，并按照底座的安装说明进行安装。
3.安装轴承和套筒：根据电主轴的设计要求，将轴承和套筒安装在底座上。
注意轴承和套筒的安装方向，以确保电主轴的转动平稳。
4.安装电机：将电主轴的电机安装在底座上，并连接电源和控制线路。
调整电机的位置和方向，以确保其与轴承和套筒对应地连接。
5.安装飞轮和传动装置：根据机床和设备的要求，安装电主轴的飞轮和传动装置。
调整飞轮和传动装置的位置和距离，确保其与电机和轴承的连接正确。
6.连接冷却系统：根据电主轴的冷却方式，连接相应的冷却系统。
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• 切削能力为 Q d F r V c/1 0 0 0 (c m 3/m in )
– d：切削深度（mm）。
• 要求主轴输出功率为 PsQ/Mrt(kW)
– Mrt：每千瓦功率的切削能力 (cm3/minKW) ，通常选为20。
• 因此要求主轴电动机的输出功率为： PM Ps /
– :主轴传动效率。
计算出不同速度时的电动机输出转矩 可根据提供的主轴电动机最大输出功率曲线，如图所示，分别计算出额定转速 nb，最高转速nm以及输出功率开始下降时的输出转矩。
T2P 1 n 0/06 003 10 4n P(N m )
式中，P：各特定点的输出功率（KW）；n：各特定点的转速（r/min）。
• 第二段（恒功率区：从nb~nf）：
J L J m n f2 n b 2
t2 0 .1 0 7 5 4
(s)
2 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱP f 1 0 0 0
• 第三段（输出衰减区：从nf~nm）： t 3 0 . 1 0 7 5 4 J L P m J m P f n 1 m 0 0 n 0 f n m n f P f P n m m P P m f n f L n P m / P f ( s )
要的切削功率和加速所需功率之和应在电动机能够提供的 功率范围内。
切削功率的计算
• （1）车削
• 车削的切削速度为 V c D n (m m /m in )
– D：工件直径（mm）；n：主轴转速（r/min）。
• 进给速度为 F mF rn(m m /m in)
– Fr：每转进给量（mm/r）。
• 如果由齿轮换档实现变速时，计算如下：
J L J 1 J 1 L J 1 H G L 2 J 2 L J 2 H J s J w
J H J 1 J 1 H J 1 L G H 2 J 2 L J 2 H J s J w
• （2）铣削
• 铣削速度为 V c D n (m m /m in )
– D：铣刀直径（mm）；n：主轴转速（r/min）。
• 进给速度为 F m F t N n (m m /m in )
– Ft：铣刀每个刀齿进给量（mm/r）；N：铣刀齿数。
• 切削能力为 Q W d F t N n /1 0 0 0 ( c m 3 /m in )
• 因此要求主轴电动机的输出功率为：PM Ps /
– ：主轴传动效率。
加减速时间的计算
主轴电动机和主轴之间往往是通过齿轮等相联接，如图所 示。此时折算到电动机轴上的负载惯量按下述方法折算。
J2L J2H 主轴
工件
主轴电机
J1L
JS JW J1 J1H
• 如果通过离合器实现齿轮变速时，计算如下：
• JL：低档时折算到电动机轴上的负载惯量（Kgm2） • J1：与电动机轴直接相连的轴的惯量（ Kgm2 ） • J1L：低速档电动机侧齿轮的惯量（ Kgm2 ） • J1H：高速档电动机侧齿轮的惯量（ Kgm2 ） • J2L：低速档主轴侧齿轮的惯量（ Kgm2 ） • J2H：高速档主轴侧齿轮的惯量（ Kgm2 ） • JS：主轴的惯量（ Kgm2 ） • JW：工件的惯量（ Kgm2 ） • Ra：高速档主轴最高转速与低速档主轴最高转速之比 • GL：低速档时主轴最高速度与电动机最高速度之比 • GH：高速档时主轴最高速度与电动机最高速度之比
主轴电机的选择
选择主轴电动机功率的原则
• 应按以下几条原则，综合考虑来选择主轴电动机的功率： • ①所选择的电动机应能满足机床设计的切削功率的要求。 • ②根据要求的主轴加减速时间计算出的电动机功率不应超
过电动机的最大输出功率。 • ③在要求主轴频繁启动、制动的场合，必须计算出平均功
率，其值不能超过电动机连续额定输出功率。 • ④在要求有恒表面速度控制的场合，恒表面速度控制所需
Pm：最高转速时的输出功率（KW），约为连续额定输出的1.2倍。
• 现以FANUC8/8000i主轴电动机为例，计算其加速时间。 假定折算到电动机轴上的负载惯量JL=0.0056（Kgm2）。 该电动机技术参数如下：
• Jm=0.0028（ Kgm2 ） • Pf：11 1.213.2(K W ) • Pm：7.51.29(K W ) • nb：1500（rpm） • nf：6000（rpm） • nm：8000（rpm）
– D：钻头直径（mm）；n：主轴转速（r/min）。
• 进给速度为 F mF rn(m m /m in)
– Fr：每转进给量（mm/r）。
• 切削能力为 Q D 2 F r n/1 0 0 0 (cm 3/m in ) 4
• 要求主轴输出功率为 PsQ/Mrd(kW)
– Mrd：每千瓦功率的切削能力 (cm3/minKW) ，通常选为20。
P T
0
nb
nf nm
转速
（1）
（2）
（3）
• 计算加速时间
• 可分三段分别计算加速时间。
• 第一段（恒扭矩区：从0~基本速度nb）：
JLJmnb2
t10.10754
(s)
Pf1000
– 式中，JL：折算到电动机轴上的负载惯量（Kgm2）；Jm：电动 机转子惯量（ Kgm2 ）；Pf：加减速时输出功率（KW），约为 30分钟额定输出的1.2倍。
– W：铣削宽度（mm）；d：铣削深度（mm）。
• 要求主轴输出功率为 PsQ/M rm(kW)
– Mrm：每千瓦功率的切削能力 (cm3/minKW) ，通常选为20。
• 因此要求主轴电动机的输出功率为： PM Ps /
– ：主轴传动效率。
• （3）钻削 • 钻削速度为 V cD n (m m /m in )