精密立式車床的加工精度直接取決于電主軸的運(yùn)行穩(wěn)定性，而溫度波動(dòng)是影響電主軸精度的核心因素。電主軸作為集電機(jī)、主軸、軸承于一體的核心部件，運(yùn)行中必然產(chǎn)生熱量，若溫度失控會(huì)導(dǎo)致主軸熱變形，進(jìn)而影響加工精度。恒溫控制技術(shù)通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控電主軸溫度，為其穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，是精密加工的關(guān)鍵支撐技術(shù)。
電主軸的發(fā)熱源于多重因素的疊加，主要包括電機(jī)繞組的銅損發(fā)熱、軸承摩擦發(fā)熱以及轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)阻發(fā)熱。這些熱量在主軸內(nèi)部累積，若不及時(shí)調(diào)控，會(huì)使主軸溫度持續(xù)升高，引發(fā)軸系伸長(zhǎng)、軸承間隙變化等熱變形問(wèn)題。恒溫控制的核心邏輯是建立“發(fā)熱-測(cè)溫-控溫”的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度變化，精準(zhǔn)干預(yù)熱量平衡，將主軸溫度穩(wěn)定在設(shè)定區(qū)間內(nèi)。
溫度監(jiān)測(cè)模塊是恒溫控制的“感知中樞”，其測(cè)量精度直接決定控制效果。目前主流方案是在電主軸的定子繞組、軸承座等關(guān)鍵發(fā)熱點(diǎn)和溫度敏感點(diǎn)布置鉑電阻或熱電偶傳感器，這些傳感器能將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)時(shí)傳輸至控制系統(tǒng)。為避免測(cè)量誤差，傳感器需采用絕緣封裝處理，確保與主軸金屬部件隔離，同時(shí)緊貼測(cè)溫點(diǎn)以提升響應(yīng)速度。
控溫執(zhí)行模塊則根據(jù)控制系統(tǒng)的指令實(shí)現(xiàn)熱量調(diào)控，主流方式為液體冷卻與智能加熱的協(xié)同控制。冷卻系統(tǒng)通過(guò)主軸內(nèi)部預(yù)設(shè)的螺旋冷卻通道，讓恒溫冷卻液循環(huán)流動(dòng)，帶走電機(jī)和軸承產(chǎn)生的多余熱量。當(dāng)主軸啟動(dòng)初期或環(huán)境溫度過(guò)低時(shí)，系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)加熱模塊對(duì)冷卻液或主軸殼體進(jìn)行預(yù)熱，避免因溫差過(guò)大導(dǎo)致的熱變形。控制系統(tǒng)采用PID調(diào)節(jié)算法，根據(jù)實(shí)測(cè)溫度與設(shè)定溫度的偏差，動(dòng)態(tài)調(diào)整冷卻液流量、溫度或加熱功率，實(shí)現(xiàn)無(wú)超調(diào)的精準(zhǔn)控溫。
實(shí)際應(yīng)用中，恒溫控制需與主軸運(yùn)行狀態(tài)聯(lián)動(dòng)，針對(duì)不同轉(zhuǎn)速、負(fù)載工況預(yù)設(shè)對(duì)應(yīng)的溫度基準(zhǔn)值。通過(guò)這一閉環(huán)系統(tǒng)，可將電主軸的溫度波動(dòng)控制在較小范圍，有效抑制熱變形，為精密立式車床提供穩(wěn)定的加工基準(zhǔn)，保障高精度零件的加工質(zhì)量。
SZ450E