我国在高速精密位移平台电主轴的整体制造技术上与国外还存在较大差距,主要体现在高速主轴轴承的研制、主轴电机及控制技术、高速和高精度情况下的冷却技术和振动的抑制、主轴零件与电机的装配问题等关键技术方面,也是制约我国高速精密位移平台发展的关键因素。
精密主轴轴承
目前国内电主轴采用的轴承主要有滚动轴承、流体静压轴承和磁悬浮轴承。滚动轴承具有很好的高速性能,但会在高速运行时产生巨大的离心力和陀螺力矩,造成动载荷超出切削负荷。磁悬浮轴承的控制较复杂,技术不够成熟,只在一些特殊的场合才使用。为解决这个问题,很多的高速主轴轴承选择混合陶瓷球轴承, 陶瓷球的膨胀系数小,弹性模量是钢的1.5倍,所以运行发热时,滚道间隙变化很小。陶瓷球轴承与同规格、精度的钢轴承相比可提高速度和使用寿命,并且降低了轴温。
精密位移平台主轴电机及控制技术
随着永磁电机性能的不断增强,在控制精度和调速范围上较异步电机具有优越性,永磁同步电动机将被越来越多的应用到高速精密位移平台主轴中。在加工中心的应用中,显现出占用空间小、结构紧凑,特别适合高精度强力重载加工场合。
精密位移平台主轴的伺服控制需要满足精准定位和高加减速的要求,因此多采用矢量控制算法,控制系统由电流内环、速度环和位置环组成。精密位移平台的全数字处理器使复杂的伺服控制算法得以实现,且确保了电主轴响应的快速性和伺服控制精度。
目前国内小功率永磁同步电动机及其伺服控制方面的技术水平与国外差距不大。