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1、第五章 主軸驅(qū)動及控制,本章內(nèi)容,第一節(jié) 概述,第二節(jié) 主軸驅(qū)動裝置的工作原理,第三節(jié) 主軸分段無級調(diào)速控制,第四節(jié) 主軸準(zhǔn)?？刂?第一節(jié) 概述,對主軸驅(qū)動的要求 較寬的調(diào)速范圍 、無級調(diào)速 恒功率范圍要寬 要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動時均可進(jìn)行自動加減速控制，要求在有四象限的驅(qū)動能力，并且加減速時間短。 為滿足加工中心自動換刀（ATC）以及某些加工工藝的需要，要求主軸具有高精度的準(zhǔn)?？刂啤?在車削中心上，還要求主軸能具有旋轉(zhuǎn)進(jìn)給軸（C軸）的控制功能。,第二節(jié) 主軸驅(qū)動裝置的工作原理,一、對主軸電動機(jī)的要求 電動機(jī)的輸出功率要大。 在大的調(diào)速范圍內(nèi)速度應(yīng)穩(wěn)定，而且恒功率的速度范圍寬。 在斷續(xù)

2、負(fù)載下電動機(jī)轉(zhuǎn)速波動小，過載能力強(qiáng)。 加減速時間短。 電動機(jī)溫升低。 振動、噪聲小。 電動機(jī)的可靠性高、壽命長、維護(hù)容易。 體積小，重量輕。 分類： 主軸直流電動機(jī)：勵磁式直流電機(jī)類型中的他激直流電機(jī)。 主軸交流電動機(jī)：鼠籠型感應(yīng)電動機(jī),二、交流主軸電動機(jī),第二節(jié) 主軸驅(qū)動裝置的工作原理,1、交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)速： 轉(zhuǎn)速公式： 調(diào)速方法：變頻調(diào)速是最適用的方法，主要有： 壓頻（u/f）調(diào)速 矢量變換控制調(diào)速,三、交流主軸驅(qū)動裝置,f 定子電源頻率 p 磁激對數(shù) S 轉(zhuǎn)差率 ns 定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速 n 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,T,恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性曲線,1、交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)速變頻調(diào)速的控制方法

3、,恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 T=CTmI2cos 2 其中,T不變，則需u1/f1為常數(shù),k11：定子每相繞組等效匝數(shù) m：每極磁通量 u1：定子相電壓 CT：轉(zhuǎn)矩常數(shù) I2：折算到定子上的轉(zhuǎn)子電流 Cos2：轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù),恒Tm調(diào)速特性曲線,1、交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)速變頻調(diào)速的控制方法,恒最大轉(zhuǎn)矩Tmax調(diào)速,若低速時Tmax不變，則需E1/f1為常數(shù),1、交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)速變頻調(diào)速的控制方法,恒功率調(diào)速,三、交流主軸驅(qū)動裝置,2、交流主軸驅(qū)動特性曲線,,,轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線,功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線,第三節(jié) 主軸分段無級調(diào)速控制,一、概述 數(shù)控機(jī)床常采用14擋齒輪變速與無級調(diào)速相結(jié)合的方式

4、，即所謂分段無級變速的方式，來彌補(bǔ)電動機(jī)低速段輸出力矩?zé)o法滿足機(jī)床強(qiáng)力切削的要求，采用機(jī)械齒輪減速，增大了輸出扭矩，并利用齒輪換擋擴(kuò)大了調(diào)速范圍。,數(shù)控系統(tǒng)通過程序中的S代碼來控制主軸電動機(jī)的驅(qū)動調(diào)速電路，同時采用開關(guān)量信號（程序上用M41M44代碼）來控制機(jī)械齒輪變速自動換擋的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。,二、自動換擋的實(shí)現(xiàn) 自動換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一種電機(jī)轉(zhuǎn)換裝置，常用的有液壓撥叉和電磁離合器。 液壓撥叉換擋 液壓撥叉是一種用一只或幾只液壓缸帶動齒輪移動的變速機(jī)構(gòu)。 到位：感應(yīng)開關(guān)等元件檢測。 頂齒處理：微電機(jī)緩慢旋轉(zhuǎn)。 電磁離合器換擋 數(shù)控機(jī)床中常使用無滑環(huán)摩擦片式電磁離合器和牙嵌式電磁離合器。,第三節(jié) 主軸分段無級調(diào)速控制,第三節(jié) 主軸分段無級調(diào)速控制,液壓撥叉換擋,頂齒處理： 正常工作時，離合器脫開，齒輪換擋時，主軸M1停止工作而離合器吸合，微電動機(jī)M2工作，帶動主軸慢速轉(zhuǎn)動。同時，油缸移動齒輪，從而順利嚙合。,第四節(jié) 主軸準(zhǔn)?？刂?一、定義 主軸準(zhǔn)停功能：又稱主軸定位功能，當(dāng)主軸停止時，能控制其停于固定位置。 二、控制方式 機(jī)械準(zhǔn)停、電氣準(zhǔn)停,磁傳感器準(zhǔn)停 編碼器準(zhǔn)停 數(shù)控系統(tǒng)準(zhǔn)停,,