大型绿色船用铣边机总体及铣削机构设计+CAD图纸(3)

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普通电动机的特点是价格便宜，但输出转速为恒定值，需要通过机械方式或加变频器来改变转速。采用机械方式来实现变速分为有级调速和无级调速两类，通过机械降速，不仅可以获得所需的转速，当转速降低时还能增大输出力矩，但无论是两者中的哪一种，都不适合数控机床的数控控制，所以不可取。而加变频器则可以通过改变输入电流的频率，从而实现无级变速，控制方便，但普通电动机加变频器的整体性能明显不如变频专用电机，所以也不采取。

变频专用电机的特点是在同样能通过改变频率来获得无级变速效果的基础上，还能比加变频器的普通电机节约用电，并且在效率、温升、噪音、震动、绝缘效果等方面都要优于普通电机加变频器的组合。变频专用电机的调速比大。以工作频率为2-100 、正常工作频率为50 的变频专用电机为例，其调速比为1：50。其特点是在2-50 频率段恒转矩，在50-100频率段恒功率。但本次设计的铣边机的工作特点是转速低时切削力矩大，转速高时切削力矩小。所以变频专用电机也不适合。

电主轴的结构特点是电动机的转子直接作为机床的主轴，主轴单元的壳体就是电动机机座，并且配合其他零部件，实现电动机与机床主轴的一体化。其具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快等优点，而且转速高、功率大，简化机床设计，易于实现主轴定位，是高速主轴单元中的一种理想结构，适应于精度要求非常高的高速数控机床。但电主轴用在这台铣边机上，明显大材小用，经济性不高，所以也不可取。

伺服电动机可以把输入的电压信号变换成为电机轴上的角位移或角速度输出，在控制系统中常作为执行元件，所以伺服电动机又称执行电动机。改变输入电压的大小和方向就可以改变转轴的转速和转向，可以方便地获得需要的转速，并且其输出力矩随转速的降低而增大。现代数控机床电动机大多都是采用伺服电机。

综上所述，本设计选用伺服电动机作为主轴电机。

对于转速和精度要求较高的数控机床，通常采用伺服电机直连主轴的传动方式，而省去了中间的带传动、齿轮传动环节。对于速度要求不高，而输出力矩较大的机床，通常会在伺服电机和主轴之间增加一个一级齿轮减速或二级齿轮减速以获得较大的输出力矩。本次设计的铣边机最高输出转速200 ，最高输出力矩达1003 ，转速要求不高，而力矩较大，故需要增加一个减速环节来提高输出力矩。选取二级圆柱齿轮传动。

2.2 主电机的选择

2.2.1 电机类型的选择

本次设计选取交流伺服电动机作为主轴电机。

伺服电动机分交流伺服电动机和直流伺服电动机两类。长期以来，在要求调速性能较高的场合，一直占据主导地位的是应用直流电动机的调速系统。但直流电动机都存在一些固有的缺点，如电刷和换向器易磨损，需经常维护。换向器换向时会产生火花，使电动机的最高速度受到限制，也使应用环境受到限制，而且直流电动机结构复杂，制造困难，所用钢铁材料消耗大，制造成本高。而交流电动机，特别是鼠笼式感应电动机没有上述缺点，且转子惯量较直流电机小论文网，使得动态响应更好。在同样体积下，交流电动机输出功率可比直流电动机提高10﹪～70﹪，此外，交流电动机的容量可比直流电动机造得大，达到更高的电压和转速。现代数控机床都倾向采用交流伺服驱动，交流伺服驱动已有取代直流伺服驱动之势。