高速機床電主軸的熱特性

高速電主軸作為高速機床的核心部件，也是這類機床的主要熱源。在高速機床中，電主軸單元各部分的剛度和精度都較高，工作負荷小，由切削力引起的電主軸加工誤差也比較小。但是電主軸中電機的發熱和軸承的摩擦發熱是不可避免的，如果處理不當，由此產生的熱變形會嚴重減小機床的加工精度。因此，在高速機床中，電主軸的熱特性成為影響加工精度的主要因素，直接限制了電主軸轉速的提高。

高速電主軸的熱源，高速電主軸的熱變形主要是由電機和主軸軸承的發熱引起的。在機床的加工過程中，電機的輸出功率是其在空轉時消耗的功率和切削時消耗的功率之和。在高速加工中，機床空轉功耗轉化的熱量成為高速加工機床的主要熱源。主軸軸承在高速運轉時，存在復雜的摩擦現象，加劇了加熱強度，直接影響電主軸系統的熱變形。

數控機床中，電主軸通常采用變頻調速的方法。 當前，主要有三種控制模式：普通變頻驅動和控制，矢量控制驅動的驅動和控制以及直接轉矩控制。 
普通變頻是標量驅動和控制，其驅動控制特性是恒轉矩驅動，輸出功率與速度成正比。 普通變頻控制的動態性能不理想，低速時控制性能不佳，輸出功率不夠穩定，不具備C軸功能。 但是價格便宜，結構簡單，通常用于磨床和普通的高速銑床。

矢量控制技術模仿了直流電動機的控制，以轉子磁場為導向，并通過矢量變換的方法來實現驅動和控制，具有良好的動態性能。 剛啟動時，矢量控制驅動器具有較大的扭矩值。 另外，電主軸本身結構簡單，慣性小，因此啟動加速度大，啟動后可以瞬間達到允許的極限轉速。 這種驅動器有開環和閉環兩種。 后者可以實現位置和速度反饋，不僅具有更好的動態性能，而且還可以實現C軸功能。 前者的動態性能較差，沒有C軸功能。  ，但是價格便宜。

直接轉矩控制是繼矢量控制技術之后開發的另一種新型高性能交流速度控制技術。 它的控制思想新穎，系統結構簡單明了，更適用于高速電主軸的驅動，可以滿足高速電主軸的要求。 高速，寬速度范圍，高速和瞬時停止的動態和靜態特性已成為交流變頻器領域的熱門技術。