高速机床电主轴的热特性

高速电主轴作为高速机床的核心部件，也是这类机床的主要热源。在高速机床中，电主轴单元各部分的刚度和精度都较高，工作负荷小，由切削力引起的电主轴加工误差也比较小。但是电主轴中电机的发热和轴承的摩擦发热是不可避免的，如果处理不当，由此产生的热变形会严重减小机床的加工精度。因此，在高速机床中，电主轴的热特性成为影响加工精度的主要因素，直接限制了电主轴转速的提高。

高速电主轴的热源，高速电主轴的热变形主要是由电机和主轴轴承的发热引起的。在机床的加工过程中，电机的输出功率是其在空转时消耗的功率和切削时消耗的功率之和。在高速加工中，机床空转功耗转化的热量成为高速加工机床的主要热源。主轴轴承在高速运转时，存在复杂的摩擦现象，加剧了加热强度，直接影响电主轴系统的热变形。

数控机床中，电主轴通常采用变频调速的方法。 当前，主要有三种控制模式：普通变频驱动和控制，矢量控制驱动的驱动和控制以及直接转矩控制。 
普通变频是标量驱动和控制，其驱动控制特性是恒转矩驱动，输出功率与速度成正比。 普通变频控制的动态性能不理想，低速时控制性能不佳，输出功率不够稳定，不具备C轴功能。 但是价格便宜，结构简单，通常用于磨床和普通的高速铣床。

矢量控制技术模仿了直流电动机的控制，以转子磁场为导向，并通过矢量变换的方法来实现驱动和控制，具有良好的动态性能。 刚启动时，矢量控制驱动器具有较大的扭矩值。 另外，电主轴本身结构简单，惯性小，因此启动加速度大，启动后可以瞬间达到允许的极限转速。 这种驱动器有开环和闭环两种。 后者可以实现位置和速度反馈，不仅具有更好的动态性能，而且还可以实现C轴功能。 前者的动态性能较差，没有C轴功能。  ，但是价格便宜。

直接转矩控制是继矢量控制技术之后开发的另一种新型高性能交流速度控制技术。 它的控制思想新颖，系统结构简单明了，更适用于高速电主轴的驱动，可以满足高速电主轴的要求。 高速，宽速度范围，高速和瞬时停止的动态和静态特性已成为交流变频器领域的热门技术。