第二章  机床设计

2.1 机床主电机的选择

2.1.1 机床主轴电机的主要要求 

机床主轴，除了要做高速度回转之外，还要承受径向、轴向、切向等切削力，主轴要在扭转和弯曲等不断变化的载荷下运转，按照要求进行起动、加速、减速和停止等动作。所以主轴电机应比一般电机的控制精度、制造精度和使用条件等要求更加高。因此，对主轴电机有以下几个方面的要求：

（1）主轴电机的使用要求

与一般电机相同，主轴电机要满足作为驱动电机的基本要求：电机的输出功率、转速和转矩等性能要与负载的需要相匹配。另外还要考虑电机的应用环境，使用场合、工作时间和使用的电源（如电压、电流和频率等）等因素的要求。

（2）主轴电机的控制要求

机床主轴的运动是机床传动系统的主运动。主轴经常处在起动、加速、切削、制动、停止这种循环中，因此对主轴电机的控制应满足机床主轴运动的所有需要。对主轴电机的控制有稳态控制和动态控制两种要求，考核电机的技术指标有电机的额定值、平滑性和调速范围等方面；考核电机动态控制技术指标有电机对控制信号的跟随特性和抗干扰性等。总之，机床主轴电机对其的控制要求是：①运动时要平稳、转速波动小、抗干扰能力强；②调速范围宽，并连续可调；③起动、制动安全可靠。

（3）主轴电机的其他要求

机床主轴电机与一般电机相比，,源Z自+751=文@论(文]网[www.751com.cn结构上要复杂许多，制造精度要求更高，要求的控制系统更完善。为适应市场经济需要，主轴电机的制造必须具备：①电机的制造工艺性要好；②电机的装配、调试和维护性能要高；③应具有效率高、寿命长、体积小、重量轻，可控制性好；④可靠性高，工作寿命长等特点。

2.1.2 对各类电机性能及调速系统的分析比较

满足机床主轴使用要求的电机有很多种，按其原理分类主要有：直流电机、交流同步电机、步进电机、开关磁阻电机和交流异步电机等。对电机的分析比较要从机械特性，调速范围，电机的结构复杂程度，成本的高低和可维护性；电机的调速系统复杂程度、控制的难度以及平稳性好坏等方面进行。

（1）机械性能

直流电机的机械特性较好，其它各类电机的机械特性均有不好的区域。如异步电机在额定转速附近，其转矩下降速度比较快；开关磁阻电机其调速范围较低，速度不能调到很低；同步电机必须同步后才能维持转速恒定，而在起动过程中转速和转矩都会发生变化；步进电机的牵入和牵出转矩受频率影响很大。