多轴钻床在电动机加工上的应用

多轴钻床是一种新型的孔加工设备，能够一次性把几个乃至十几二十个孔或螺纹加工出来。可自动进行快进、工进（工退）、快退、停止。多轴钻床采用一体式结构，多轴钻床床身、立柱、机头等采用铸造工艺铸成，液压进给，机头移动采用矩形导轨，极其坚固耐用，运行平稳，在大大提高加工效率的同时，整体的刚性，稳定性都十分优秀。

图1-1 电机外壳及端盖

电机外壳、端盖、电机壳等电机配件上一般上布有多孔，用于连接装配，一般采用摇臂钻、台钻等加工，加工效率和精度完全看工人手艺。随着人力成本逐渐增高，劳动强度加大，招工也愈发困难，而多轴钻床可以减少人力投入的同时提高加工效率，极大的满足各大电机厂家的需求。

电机壳钻孔

现在以电机壳加工为例，讲解多轴钻床在电动机加工上的应用。

图1-2 电机壳

电机壳上有螺纹孔用于装配，需进行钻孔及攻丝加工。本案例中使用的多轴机床是ZK5223*12/4Y数控立式多轴钻床和SK5213*12/4数控立式多轴攻丝机。

图1-3 ZK5213数控立式多轴钻床

ZK系列多轴钻床增加触摸屏，采用欧姆龙PLC控制，光栅尺精密控制进给深度，进给动力可用液压进给或伺服丝杆进给，操作界面简单易用。采用深孔加工程序，可多段进给多次排屑，实现深孔加工。刚性好、动力足，在满足主轴最小中心距离后，在钻孔面积内孔距任意可调。可以切削HRC35以下黑色金属，切削铸铁及有色金属时更能发挥它的优点。钻床坚固耐用，性能稳定可靠，使用寿命长。

图1-4 电机壳钻孔加工前后对比图

产品型号：ZK5213*12/4Y     加工孔径：φ5/φ6.7mm孔     加工孔深：20mm      加工孔数：4个     加工时间：10

电机壳攻丝

图1-5 SK5213数控立式多轴攻丝机

SK系列数控多轴攻丝机，采用新型主轴伺服电机，使机床主轴转速更高，可增加可以的伺服工作台，实现多工位间的联动。采用伺服丝杆进给，光栅尺精密控制进给深度。采用浮动攻丝，通孔可重复攻丝不断牙，螺纹的螺距可自由设定，满足各国常用螺纹加工。刚性好、动力足，在满足主轴最小中心距离后，在钻孔面积内孔距任意可调。可以切削HRC35以下黑色金属，切削铸铁及有色金属时更能发挥它的优点。钻床坚固耐用，性能稳定可靠，使用寿命长。

图1-6 电机壳攻丝加工前后对比图

电机简介

电动机：也称电机（俗称马达），在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。电动机是把电能转换成机械能的设备。它是利用通电线圈（也就是定子绕组）产生旋转磁场并作用于转子（如鼠笼式闭合铝框）形成磁电动力旋转扭矩。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。电动机主要由定子与转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。

图2-1 电动机

在机械、冶金、石油、煤炭、化学、航空、交通、农业以及其他各种工业中，电动机被广泛地应用着。随着工业自动化程度不断提高，需要采用各种各样的控制电机作为自动化系统的元件，人造卫星的自动控制系统中，电机也是不可缺少的。此外在国防、文教、医疗及日常生活中(现代化的家电工业中)电动机也愈来愈广泛地应用起来。

电机分类

1.按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。

（1）直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机和有刷直流电动机。

图2-2 直流电动机

有刷直流电动机可划分：永磁直流电动机和电磁直流电动机。

电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。

永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。

（2）其中交流电机还可划分：单相电机和三相电机。

图2-3 交流电动机

2.按结构和工作原理可划分：可分为异步电动机、同步电动机。

（1）同步电机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。

图2-4 同步电动机结构图

（2）异步电机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。

图2-5 三相异步电动机机结构图

感应电动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。

交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。

3.按起动与运行方式可划分：电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。

4.按用途可划分：驱动用电动机和控制用电动机。

（1）驱动用电动机可划分：电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其他通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。

（2）控制用电动机又划分：步进电动机和伺服电动机等。

5.按转子的结构可划分：笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。

鼠笼式转子铁心和绕组结构示意图

图2-6 三相绕线型转子结构示意图

6.按运转速度可划分：高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。

调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。

异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。

同步电动机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速。

各类电机主要用途

3.1、伺服电动机

伺服电动机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。

图2-7 伺服电机

伺服电动机有直流和交流之分，最早的伺服电动机是一般的直流电动机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电动机。直流伺服电动机从结构上讲，就是小功率的直流电动机，其励磁多采用电枢控制和磁场控制，但通常采用电枢控制。

3.2、步进电动机

步进电动机主要应用在数控机床制造领域，由于步进电动机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以一直被认为是最理想的数控机床执行元件。

图2-8 步进电机

除了在数控机床上的应用，步进电机也可以用在其他的机械上，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中。

3.3、力矩电动机

力矩电动机具有低转速和大力矩的特点。一般在纺织工业中经常使用交流力矩电动机，其工作原理和结构和单相异步电动机的相同。

图2-9 力矩电机

3.4、开关磁阻电动机

开关磁阻电动机是一种新型调速电动机，结构极其简单且坚固，成本低，调速性能优异，是传统控制电动机强有力竞争者，具有强大的市场潜力。

图2-10 开关磁阻电动机

3.5、无刷直流电动机

无刷直流电动机的机械特性和调节特性的线性度好，调速范围广，寿命长，维护方便噪声小，不存在因电刷而引起的一系列问题，所以这种电动机在控制系统中有很大的应用。

图2-11 无刷直流电动机

3.6、直流电动机

直流电动机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优点，所以直流电动机的应用仍然很广泛，尤其在可控硅直流电源出现以后。

图2-12 直流电动机

3.7、异步电动机

异步电动机具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优点。异步电动机主要广泛应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多数工农生产机械以及家用电器和医疗器械等。

图2-13 异步电动机

在家用电器中应用比较多，例如电扇、电冰箱、空调、吸尘器等。

3.8、同步电动机

同步电动机主要用于大型机械，如鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机以及小型、微型仪器设备或者充当控制元件。其中三相同步电动机是其主体。此外，还可以当调相机使用，向电网输送电感性或者电容性无功功率。

图2-14 同步电动机