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　　機械振動是指物體在某一中心位置兩側(cè)所做的往復(fù)運動，簡稱振動。
　　機床的振動大小對機械加工的精度、工件的表面質(zhì)量、機床的有效使用壽命等有著不可小視的影響。影響機床振動的因素較多，如床身的加工精度、導(dǎo)軌的加工精度、機床主軸的自身振動、數(shù)控系統(tǒng)的控制精度等等。其中作為數(shù)控機床關(guān)鍵核心的電主軸的振動大小是影響機床系統(tǒng)振動的主要誘因之一，同時也是衡量電主軸動態(tài)性能好壞Z直接的指標(biāo)。由于數(shù)控機床用高速電主軸工作速度范圍較廣，工作環(huán)境惡劣，影響電主軸振動的因素頗多，但就其自身而言，主要有三項。
　　電主軸的諧振現(xiàn)象
　　因為物體都具有自身的固有頻率，電主軸本身也不例外。當(dāng)電主軸的工作轉(zhuǎn)速對應(yīng)的頻率與其自身固有頻率重合時，該主軸將在此頻率下產(chǎn)生共振。共振直接影響電主軸的正常運行和軸承的使用壽命，嚴(yán)重的共振現(xiàn)象甚至?xí)茐碾娭鬏S的機械結(jié)構(gòu)，使電主軸工作壽命急劇下降。同時也使整臺設(shè)備失去穩(wěn)定的工作狀態(tài)。為此，必須對不同型號的高速電主軸進行嚴(yán)格的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析，找出該型號電主軸軸系的一階、二階固有頻率，從而使與電主軸的常用工作轉(zhuǎn)速對應(yīng)的頻率范圍遠(yuǎn)離其固有頻率，此時的軸系稱為剛性軸系。在進行軸系分析時將軸承視作彈性支承體，用疊代法代入軸系分析計算程序，得出較為準(zhǔn)確的結(jié)論。根據(jù)軸系分析提供的數(shù)據(jù)設(shè)計電主軸轉(zhuǎn)動部件的各部分尺寸是使主軸運行轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)離其共振區(qū)域的有效措施。
　　電主軸的電磁振蕩
　　首先，電主軸的電動機由于機械加工誤差等原因，其定子轉(zhuǎn)子間的氣隙不可能做到的均衡。由于定子、轉(zhuǎn)子之間空氣隙長度的不等，定子、轉(zhuǎn)子之間在電磁場的作用下會產(chǎn)生單邊電磁拉力。研究表明，此電磁拉力是電主軸產(chǎn)生電磁振蕩的主要成因之一。因此，提高電主軸的電動機制造精度對削弱電磁振蕩是十分必要的。
　　另外一點，驅(qū)動控制器的供電品質(zhì)以及驅(qū)動控制器與電主軸的匹配是否合理，是產(chǎn)生電磁振蕩的另一個重要原因。
　　在開環(huán)控制的電主軸系統(tǒng)里，多數(shù)驅(qū)動控制器在低頻下的供電品質(zhì)不如其在高頻下的供電狀態(tài)。不同廠家的產(chǎn)品的低頻供電品質(zhì)也各不相同，其主要原因是驅(qū)動電源在供電過程中同時輸出由驅(qū)動控制器本身產(chǎn)生的高次諧波。這些高次諧波直接影響電主軸的電磁振蕩，其影響程度的大小依驅(qū)動控制器供電頻率高低、輸出品質(zhì)的優(yōu)劣而定。若驅(qū)動控制器制造廠商忽視了中頻輸出的品質(zhì)因素，則該廠商開發(fā)的驅(qū)動控制器低頻供電特性相應(yīng)較差，用此類變頻電源拖帶電主軸，其電磁振蕩現(xiàn)象較為明顯。因此選擇低頻供電品質(zhì)優(yōu)良的驅(qū)動控制器是降低電主軸低頻時產(chǎn)生電磁振蕩的關(guān)鍵。
　　采用閉環(huán)控制的電主軸系統(tǒng)，為圓滿解決低頻供電電磁振蕩技術(shù)難題，在低頻輸出時，系統(tǒng)內(nèi)部集成有相應(yīng)的補償程序和對應(yīng)硬件，針對低頻輸出可能出現(xiàn)的高次諧波較多、輸出電壓波形不好的現(xiàn)象進行動態(tài)補償。另外，在驅(qū)動控制器內(nèi)部內(nèi)置主軸電動機參數(shù)模擬仿真測試程序，在驅(qū)動器參數(shù)初始設(shè)置時對電主軸電機進行阻抗匹配測試，獲取電主軸電動機的阻抗值，以便驅(qū)動器優(yōu)化自身的控制參數(shù)，減小由于電主軸單元電機的阻抗與驅(qū)動控制器不匹配所產(chǎn)生的電磁振蕩。目前大多數(shù)閉環(huán)驅(qū)動控制器均已內(nèi)置了阻抗自動檢索功能，操作十分方便。極少數(shù)驅(qū)動控制器沒有內(nèi)置該功能，但是在控制參數(shù)組中預(yù)留了輸入阻抗參數(shù)的位置，需技術(shù)人員手動輸入電主軸電動機的阻抗值，從而使驅(qū)動器取得應(yīng)有的匹配值。
　　電主軸的機械振動
　　電主軸高速運行時，由偏心質(zhì)量產(chǎn)生的機械振動是軸系振動的主要成分之一。高速運行時，任何微小的不平衡質(zhì)量都將引起電主軸不同程度的機械振動。因此，電主軸的轉(zhuǎn)軸必須進行嚴(yán)格的動平衡。其動平衡精度應(yīng)達到G0.4級。以Z高轉(zhuǎn)速為10000r/min的加工中心用電軸為例，其轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量約為30kg，動平衡精度為G0.4級，即e≈0.4µｍ。轉(zhuǎn)軸的動不平衡量為G•e≈1.2gcm。令動平衡時去重半徑為5cm，將轉(zhuǎn)軸的動不平衡量簡化為集中載荷。此時，轉(zhuǎn)軸兩端殘余不平衡量應(yīng)小于0.12g。考慮到轉(zhuǎn)軸附加旋轉(zhuǎn)件不平衡量對其的影響，該軸動平衡殘余不平衡量不大于0.03g。
　　為避免經(jīng)動平衡的高速軸系產(chǎn)生因附加質(zhì)量偏心而導(dǎo)致的較大機械振動，軸系旋轉(zhuǎn)體上應(yīng)盡量減少動平衡精度容易產(chǎn)生變化的附加質(zhì)量。部分附加質(zhì)量必須安裝在旋轉(zhuǎn)體上，在裝配后，主軸應(yīng)以Z高轉(zhuǎn)速運行，同時進行整機動平衡，使之由附加質(zhì)量造成的振動控制在Z小范圍之內(nèi)。
　　結(jié)語
　　綜上所述，可以采取以下有效措施，減小由于電主軸自身因素產(chǎn)生的振動：
　?。?）在設(shè)計初始階段采用先進合理的軸系分析軟件，預(yù)先對高速電主軸的一階、二階振型進行精確的分析，找出軸系的諧振頻率區(qū)，使其工作轉(zhuǎn)速范圍遠(yuǎn)離諧振區(qū)。
　?。?）制定合理的加工工藝和方法，提高主軸電動機定子、轉(zhuǎn)子的制造水平和精度，同時根據(jù)不同的使用要求配用性能優(yōu)良的變頻電源或驅(qū)動控制器，將電主軸電動機的電磁振蕩減小到Z小值。
　?。?）使用精度較高的動平衡設(shè)備對高速電主軸的轉(zhuǎn)動部件進行精確的動平衡處理，把不平衡質(zhì)量控制到Z小，Z大限度地減小由不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的機械振動。