[发明专利]一种交流电主轴单元及其驱动方法

说明书

本发明提出了一种交流电主轴单元及其驱动方法，实时检测电主轴的电流和转速，计算出电主轴扭矩的衰减，并通过调节输入电主轴的电流改变电主轴的转速，对电主轴扭矩的衰减做出补偿，满足了五轴联动数控机床对电主轴大扭矩，低转速的要求，在指定转速下允许过载，克服了工件对刀具的阻力，适于吃刀量较深的重切削、研磨等工作，包括壳体，以及设置于壳体之内的主轴，主轴的两端套接有前轴承座和后轴承座，编码器、驱动模块和上位机，编码器与主轴连接，用以检测主轴转速，电主轴单元的输入端与驱动单元连接，驱动单元通过调整输入电主轴单元的电流大小改变主轴的转速，上位机与驱动单元连接，上位机根据电主轴单元的电流和主轴的转速计算出电主轴单元的扭矩，当扭矩出现衰减时，上位机向驱动单元发出指令加大输入电主轴单元的电流。

技术领域

本发明涉及一种应用于数控机床的主轴单元，具体涉及一种应用于五轴刀具磨床的交流电主轴单元及其驱动方法。

背景技术

高速数控机床(CNC)是装备制造业的技术基础和发展方向之一，高速数控机床的工作性能，首先取决于交流电主轴单元的性能，数控机床交流电主轴单元影响加工系统的精度、稳定性及应用范围，其动力性能及稳定性对高速加工起着关键的作用。

目前国内现有技术的电主轴一般采用同步电机或异步电机作为主轴的驱动动力源。同步电机在使用过程当中存在失速和失磁的风险，导致出现异步运行的故障，同时使用成本较高。异步电机则采用提高转速的方式克服其低扭矩和低吃刀量不足，但是加工时间过长，效率低下。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种交流电主轴单元及其驱动方法，实现大扭矩，低转速的电机驱动方式，满足数控机床高吃刀量的要求。

为了达到上述目的，本发明一方面提供了一种交流电主轴单元包括壳体(1)，以及设置于壳体(1)之内的主轴(2)，主轴(2)的两端套接有前轴承座(8)和后轴承座(9)，主轴(2)的中间套接有转子(4)，壳体(1)内还设置有与 转子(4)相对应的带有绕组的定子(3)，还包括编码器(5)、驱动模块和上位机(7)，所述编码器(5)与主轴(2)连接，用以检测主轴(2)转速，所述电主轴单元的输入端与驱动单元(6)连接，所述驱动单元(6)通过调整输入电主轴单元的电流大小改变主轴(2)的转速，所述上位机(7)与驱动单元(6)连接，所述上位机(7)根据电主轴单元的电流和主轴(2)的转速计算出电主轴单元的扭矩，当扭矩出现衰减时，上位机(7)向驱动单元(6)发出指令加大输入电主轴单元的电流。

进一步的，所述驱动单元(6)还包括电流检测器(61)和变频器(62)，所述电流检测器(61)检测电主轴单元的电流大小，所述变频器(62)用以改变为电主轴单元供电的交流电频率。

进一步的，所述主轴(2)前端具有一夹具连接口(11)，所述夹具连接口(11)为倒圆锥形开口，所述前轴承座(8)套接于夹具连接口(11)之上。

进一步的，还包括前轴承端座(10)和前轴承上盖(12)，所述前轴承端座(10)与前轴承座(8)连接，所述前轴承上盖(12)与前轴承座(8)连接，所述前轴承端座(10)和前轴承上盖(12)上还分别设置有多个环形凹陷部和环形凸起部，所述环形凹陷部和环形凸起部构成迷宫式防护空腔(13)，所述前轴承座(8)上盖上设置有环状导流孔(14)，所述导流孔(14)与迷宫式防护空腔(13)连通。

进一步的，所述迷宫式防护空腔(13)和前轴承上盖(12)之间还设置有数个密封圈，所述密封圈套接于环形凹陷部之上。

进一步的，所述壳体(1)周侧上还设置有数个环形水槽(15)。

另一方面，本发明还提供了一种交流电主轴单元的驱动方法，包括以下步骤：

P1，启动电主轴单元；

P2，编码器(5)检测主轴(2)实时的转速，驱动单元(6)检测输入电主轴单元的电流大小；