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多軸鉆床在電動(dòng)機(jī)加工上的應(yīng)用

多軸鉆床是一種新型的孔加工設(shè)備，能夠一次性把幾個(gè)乃至十幾二十個(gè)孔或螺紋加工出來(lái)?？勺詣?dòng)進(jìn)行快進(jìn)、工進(jìn)（工退）、快退、停止。多軸鉆床采用一體式結(jié)構(gòu)，多軸鉆床床身、立柱、機(jī)頭等采用鑄造工藝鑄成，液壓進(jìn)給，機(jī)頭移動(dòng)采用矩形導(dǎo)軌，極其堅(jiān)固耐用，運(yùn)行平穩(wěn)，在大大提高加工效率的同時(shí)，整體的剛性，穩(wěn)定性都十分優(yōu)秀。

圖1-1 電機(jī)外殼及端蓋

電機(jī)外殼、端蓋、電機(jī)殼等電機(jī)配件上一般上布有多孔，用于連接裝配，一般采用搖臂鉆、臺(tái)鉆等加工，加工效率和精度完全看工人手藝。隨著人力成本逐漸增高，勞動(dòng)強(qiáng)度加大，招工也愈發(fā)困難，而多軸鉆床可以減少人力投入的同時(shí)提高加工效率，極大的滿足各大電機(jī)廠家的需求。

電機(jī)殼鉆孔

現(xiàn)在以電機(jī)殼加工為例，講解多軸鉆床在電動(dòng)機(jī)加工上的應(yīng)用。

圖1-2 電機(jī)殼

電機(jī)殼上有螺紋孔用于裝配，需進(jìn)行鉆孔及攻絲加工。本案例中使用的多軸機(jī)床是ZK5223*12/4Y數(shù)控立式多軸鉆床和SK5213*12/4數(shù)控立式多軸攻絲機(jī)。

圖1-3 ZK5213數(shù)控立式多軸鉆床

ZK系列多軸鉆床增加觸摸屏，采用歐姆龍PLC控制，光柵尺精密控制進(jìn)給深度，進(jìn)給動(dòng)力可用液壓進(jìn)給或伺服絲桿進(jìn)給，操作界面簡(jiǎn)單易用。采用深孔加工程序，可多段進(jìn)給多次排屑，實(shí)現(xiàn)深孔加工。剛性好、動(dòng)力足，在滿足主軸最小中心距離后，在鉆孔面積內(nèi)孔距任意可調(diào)?？梢郧邢鱄RC35以下黑色金屬，切削鑄鐵及有色金屬時(shí)更能發(fā)揮它的優(yōu)點(diǎn)。鉆床堅(jiān)固耐用，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長(zhǎng)。

圖1-4 電機(jī)殼鉆孔加工前后對(duì)比圖

產(chǎn)品型號(hào)：ZK5213*12/4Y     加工孔徑：φ5/φ6.7mm孔     加工孔深：20mm      加工孔數(shù)：4個(gè)     加工時(shí)間：10

電機(jī)殼攻絲

圖1-5 SK5213數(shù)控立式多軸攻絲機(jī)

SK系列數(shù)控多軸攻絲機(jī)，采用新型主軸伺服電機(jī)，使機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速更高，可增加可以的伺服工作臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多工位間的聯(lián)動(dòng)。采用伺服絲桿進(jìn)給，光柵尺精密控制進(jìn)給深度。采用浮動(dòng)攻絲，通孔可重復(fù)攻絲不斷牙，螺紋的螺距可自由設(shè)定，滿足各國(guó)常用螺紋加工。剛性好、動(dòng)力足，在滿足主軸最小中心距離后，在鉆孔面積內(nèi)孔距任意可調(diào)。可以切削HRC35以下黑色金屬，切削鑄鐵及有色金屬時(shí)更能發(fā)揮它的優(yōu)點(diǎn)。鉆床堅(jiān)固耐用，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長(zhǎng)。

圖1-6 電機(jī)殼攻絲加工前后對(duì)比圖

電機(jī)簡(jiǎn)介

電動(dòng)機(jī)：也稱電機(jī)（俗稱馬達(dá)），在電路中用字母“M”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“D”）表示。電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備。它是利用通電線圈（也就是定子繞組）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并作用于轉(zhuǎn)子（如鼠籠式閉合鋁框）形成磁電動(dòng)力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動(dòng)機(jī)按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)，電力系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)大部分是交流電機(jī)，可以是同步電機(jī)或者是異步電機(jī)（電機(jī)定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速）。電動(dòng)機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)的方向跟電流方向和磁感線（磁場(chǎng)方向）方向有關(guān)。電動(dòng)機(jī)工作原理是磁場(chǎng)對(duì)電流受力的作用，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖2-1 電動(dòng)機(jī)

在機(jī)械、冶金、石油、煤炭、化學(xué)、航空、交通、農(nóng)業(yè)以及其他各種工業(yè)中，電動(dòng)機(jī)被廣泛地應(yīng)用著。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度不斷提高，需要采用各種各樣的控制電機(jī)作為自動(dòng)化系統(tǒng)的元件，人造衛(wèi)星的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，電機(jī)也是不可缺少的。此外在國(guó)防、文教、醫(yī)療及日常生活中(現(xiàn)代化的家電工業(yè)中)電動(dòng)機(jī)也愈來(lái)愈廣泛地應(yīng)用起來(lái)。

電機(jī)分類

1.按工作電源種類劃分：可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。

（1）直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可劃分：無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。

圖2-2 直流電動(dòng)機(jī)

有刷直流電動(dòng)機(jī)可劃分：永磁直流電動(dòng)機(jī)和電磁直流電動(dòng)機(jī)。

電磁直流電動(dòng)機(jī)劃分：串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。

永磁直流電動(dòng)機(jī)劃分：稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)、鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)。

（2）其中交流電機(jī)還可劃分：?jiǎn)蜗嚯姍C(jī)和三相電機(jī)。

圖2-3 交流電動(dòng)機(jī)

2.按結(jié)構(gòu)和工作原理可劃分：可分為異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)。

（1）同步電機(jī)可劃分：永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同步電動(dòng)機(jī)。

圖2-4 同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖

（2）異步電機(jī)可劃分：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。

圖2-5 三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)圖

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可劃分：三相異步電動(dòng)機(jī)、單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)等。

交流換向器電動(dòng)機(jī)可劃分：?jiǎn)蜗啻畡?lì)電動(dòng)機(jī)、交直流兩用電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī)。

3.按起動(dòng)與運(yùn)行方式可劃分：電容起動(dòng)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)和分相式單相異步電動(dòng)機(jī)。

4.按用途可劃分：驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。

（1）驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)可劃分：電動(dòng)工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴(kuò)孔等工具）用電動(dòng)機(jī)、家電（包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、電動(dòng)剃須刀等）用電動(dòng)機(jī)及其他通用小型機(jī)械設(shè)備（包括各種小型機(jī)床、小型機(jī)械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動(dòng)機(jī)。

（2）控制用電動(dòng)機(jī)又劃分：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)等。

5.按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可劃分：籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)）和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動(dòng)機(jī)）。

鼠籠式轉(zhuǎn)子鐵心和繞組結(jié)構(gòu)示意圖

圖2-6 三相繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖

6.按運(yùn)轉(zhuǎn)速度可劃分：高速電動(dòng)機(jī)、低速電動(dòng)機(jī)、恒速電動(dòng)機(jī)、調(diào)速電動(dòng)機(jī)。低速電動(dòng)機(jī)又分為齒輪減速電動(dòng)機(jī)、電磁減速電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)和爪極同步電動(dòng)機(jī)等。

調(diào)速電動(dòng)機(jī)除可分為有級(jí)恒速電動(dòng)機(jī)、無(wú)級(jí)恒速電動(dòng)機(jī)、有級(jí)變速電動(dòng)機(jī)和無(wú)級(jí)變速電動(dòng)機(jī)外，還可分為電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)、直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)、PWM變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。

異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是略低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速。

同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與負(fù)載大小無(wú)關(guān)而始終保持為同步轉(zhuǎn)速。

各類電機(jī)主要用途

3.1、伺服電動(dòng)機(jī)

伺服電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中，能將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)軸上的機(jī)械輸出量，拖動(dòng)被控制元件，從而達(dá)到控制目的。

圖2-7 伺服電機(jī)

伺服電動(dòng)機(jī)有直流和交流之分，最早的伺服電動(dòng)機(jī)是一般的直流電動(dòng)機(jī)，在控制精度不高的情況下，才采用一般的直流電機(jī)做伺服電動(dòng)機(jī)。直流伺服電動(dòng)機(jī)從結(jié)構(gòu)上講，就是小功率的直流電動(dòng)機(jī)，其勵(lì)磁多采用電樞控制和磁場(chǎng)控制，但通常采用電樞控制。

3.2、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床制造領(lǐng)域，由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不需要A/D轉(zhuǎn)換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成為角位移，所以一直被認(rèn)為是最理想的數(shù)控機(jī)床執(zhí)行元件。

圖2-8 步進(jìn)電機(jī)

除了在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，步進(jìn)電機(jī)也可以用在其他的機(jī)械上，比如作為自動(dòng)送料機(jī)中的馬達(dá)，作為通用的軟盤驅(qū)動(dòng)器的馬達(dá)，也可以應(yīng)用在打印機(jī)和繪圖儀中。

3.3、力矩電動(dòng)機(jī)

力矩電動(dòng)機(jī)具有低轉(zhuǎn)速和大力矩的特點(diǎn)。一般在紡織工業(yè)中經(jīng)常使用交流力矩電動(dòng)機(jī)，其工作原理和結(jié)構(gòu)和單相異步電動(dòng)機(jī)的相同。

圖2-9 力矩電機(jī)

3.4、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)

開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)是一種新型調(diào)速電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單且堅(jiān)固，成本低，調(diào)速性能優(yōu)異，是傳統(tǒng)控制電動(dòng)機(jī)強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)者，具有強(qiáng)大的市場(chǎng)潛力。

圖2-10 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)

3.5、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)

無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好，調(diào)速范圍廣，壽命長(zhǎng)，維護(hù)方便噪聲小，不存在因電刷而引起的一系列問(wèn)題，所以這種電動(dòng)機(jī)在控制系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用。

圖2-11 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)

3.6、直流電動(dòng)機(jī)

直流電動(dòng)機(jī)具有調(diào)速性能好、起動(dòng)容易、能夠載重起動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，所以直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用仍然很廣泛，尤其在可控硅直流電源出現(xiàn)以后。

圖2-12 直流電動(dòng)機(jī)

3.7、異步電動(dòng)機(jī)

異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠以及質(zhì)量較小，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。異步電動(dòng)機(jī)主要廣泛應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)機(jī)床、水泵、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、起重卷?yè)P(yáng)設(shè)備、礦山機(jī)械、輕工機(jī)械、農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械等大多數(shù)工農(nóng)生產(chǎn)機(jī)械以及家用電器和醫(yī)療器械等。

圖2-13 異步電動(dòng)機(jī)

在家用電器中應(yīng)用比較多，例如電扇、電冰箱、空調(diào)、吸塵器等。

3.8、同步電動(dòng)機(jī)

同步電動(dòng)機(jī)主要用于大型機(jī)械，如鼓風(fēng)機(jī)、水泵、球磨機(jī)、壓縮機(jī)、軋鋼機(jī)以及小型、微型儀器設(shè)備或者充當(dāng)控制元件。其中三相同步電動(dòng)機(jī)是其主體。此外，還可以當(dāng)調(diào)相機(jī)使用，向電網(wǎng)輸送電感性或者電容性無(wú)功功率。

圖2-14 同步電動(dòng)機(jī)