數(shù)控機(jī)床第五章主軸驅(qū)動(dòng)及控制 數(shù)控機(jī)床第五章主軸驅(qū)動(dòng)及控制本 章 內(nèi) 容 第 一 節(jié) 概 述第 二 節(jié) 主 軸 驅(qū) 動(dòng) 裝 置 的 工 作 原 理第 三 節(jié) 主 軸 分 段 無(wú) 級(jí) 調(diào) 速 控 制第 四 節(jié) 主 軸 準(zhǔn) 停 控 制 數(shù)控機(jī)床第五章主軸驅(qū)動(dòng)及控制第 一 節(jié) 概 述對(duì) 主 軸 驅(qū) 動(dòng) 的 要 求 o較 寬 的 調(diào) 速 范 圍 、 無(wú) 級(jí) 調(diào) 速o恒 功 率 范 圍 要 寬o要 求 主 軸 在 正 、 反 向 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) 均 可 進(jìn) 行 自 動(dòng) 加 減 速 控 制 ，要 求 在 有 四 象 限 的 驅(qū) 動(dòng) 能 力 ， 并 且 加 減 速 時(shí) 間 短 。 o為 滿(mǎn) 足 加 工 中 心 自 動(dòng) 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) 停 控 制 。 o在 車(chē) 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 。 數(shù)控機(jī)床第五章主軸驅(qū)動(dòng)及控制第 二 節(jié) 主 軸 驅(qū) 動(dòng) 裝 置 的 工 作 原 理一 、 對(duì) 主 軸 電 動(dòng) 機(jī) 的 要 求o電 動(dòng) 機(jī) 的 輸 出 功 率 要 大 。 o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 。 o在 斷 續(xù) 負(fù) 載 下 電 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 波 動(dòng) 小 ， 過(guò) 載 能 力 強(qiáng) 。o加 減 速 時(shí) 間 短 。 o電 動(dòng) 機(jī) 溫 升 低 。 o振 動(dòng) 、 噪 聲 小 。 o電 動(dòng) 機(jī) 的 可 靠 性 高 、 壽 命 長(zhǎng) 、 維 護(hù) 容 易 。o體 積 小 ， 重 量 輕 。分 類(lèi) ：主 軸 直 流 電 動(dòng) 機(jī) ： 勵(lì) 磁 式 直 流 電 機(jī) 類(lèi) 型 中 的 他 激 直 流 電 機(jī) 。主 軸 交 流 電 動(dòng) 機(jī) ： 鼠 籠 型 感 應(yīng) 電 動(dòng) 機(jī) 數(shù)控機(jī)床第五章主軸驅(qū)動(dòng)及控制二 、 交 流 主 軸 電 動(dòng) 機(jī)第 二 節(jié) 主 軸 驅(qū) 動(dòng) 裝 置 的 工 作 原 理 數(shù)控機(jī)床第五章主軸驅(qū)動(dòng)及控制1、 交 流 主 軸 驅(qū) 動(dòng) 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(dòng) 裝 置 spfn 160 1 ssn nns f 定 子 電 源 頻 率p 磁 激 對(duì) 數(shù)S 轉(zhuǎn) 差 率ns 定 子 旋 轉(zhuǎn) 磁 場(chǎng) 轉(zhuǎn) 速n 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 速 數(shù)控機(jī)床第五章主軸驅(qū)動(dòng)及控制 Tn 10 20 30 40100020003000恒 轉(zhuǎn) 矩 調(diào) 速 特 性 曲 線 1、 交 流 主 軸 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 調(diào) 速 變 頻 調(diào) 速 的 控 制 方 法 恒 轉(zhuǎn) 矩 調(diào) 速 T=CTm I2cos 2 其 中 11111111 44.444.4 kfukfEm 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u 1： 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) 數(shù)控機(jī)床第五章主軸驅(qū)動(dòng)及控制 Tn 10 20 30 40100020003000 恒 Tm調(diào) 速 特 性 曲 線 1、 交 流 主 軸 驅(qū) 動(dòng) 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(shí) Tmax不 變 ， 則 需E1/f1為 常 數(shù) 數(shù)控機(jī)床第五章主軸驅(qū)動(dòng)及控制1、 交 流 主 軸 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 調(diào) 速 變 頻 調(diào) 速 的 控 制 方 法 恒 功 率 調(diào) 速 10 20 30 40 50 6010002000 n T 數(shù)控機(jī)床第五章主軸驅(qū)動(dòng)及控制三 、 交 流 主 軸 驅(qū) 動(dòng) 裝 置2、 交 流 主 軸 驅(qū) 動(dòng) 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 數(shù)控機(jī)床第五章主軸驅(qū)動(dòng)及控制第 三 節(jié) 主 軸 分 段 無(wú) 級(jí) 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(wú) 級(jí) 調(diào) 速 相 結(jié) 合 的 方 式 ，即 所 謂 分 段 無(wú) 級(jí) 變 速 的 方 式 ， 來(lái) 彌 補(bǔ) 電 動(dòng) 機(jī) 低 速 段 輸 出 力矩 無(wú) 法 滿(mǎn) 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 。主 軸 驅(qū) 動(dòng) 裝 置CNC PLC M 齒 輪變 速 箱M41M42 數(shù) 控 系 統(tǒng) 通 過(guò) 程 序中 的 S代 碼 來(lái) 控 制主 軸 電 動(dòng) 機(jī) 的 驅(qū) 動(dòng)調(diào) 速 電 路 ， 同 時(shí) 采用 開(kāi) 關(guān) 量 信 號(hào) （ 程序 上 用 M41 M44代碼 ） 來(lái) 控 制 機(jī) 械 齒輪 變 速 自 動(dòng) 換 擋 的 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 。 數(shù)控機(jī)床第五章主軸驅(qū)動(dòng)及控制二 、 自 動(dòng) 換 擋 的 實(shí) 現(xiàn)自 動(dòng) 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 。o液 壓 撥 叉 換 擋 液 壓 撥 叉 是 一 種 用 一 只 或 幾 只 液 壓 缸 帶 動(dòng) 齒 輪 移動(dòng) 的 變 速 機(jī) 構(gòu) 。 到 位 ： 感 應(yīng) 開(kāi) 關(guān) 等 元 件 檢 測(cè) 。 頂 齒 處 理 ： 微 電 機(jī) 緩 慢 旋 轉(zhuǎn) 。o電 磁 離 合 器 換 擋 數(shù) 控 機(jī) 床 中 常 使 用 無(wú) 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(wú) 級(jí) 調(diào) 速 控 制 數(shù)控機(jī)床第五章主軸驅(qū)動(dòng)及控制第 三 節(jié) 主 軸 分 段 無(wú) 級(jí) 調(diào) 速 控 制液 壓 撥 叉 換 擋 頂 齒 處 理 ：正 常 工 作 時(shí) ， 離 合 器 脫 開(kāi) ，齒 輪 換 擋 時(shí) ， 主 軸 M1停 止工 作 而 離 合 器 吸 合 ， 微 電動(dòng) 機(jī) M2工 作 ， 帶 動(dòng) 主 軸 慢速 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 同 時(shí) ， 油 缸 移 動(dòng)齒 輪 ， 從 而 順 利 嚙 合 。 數(shù)控機(jī)床第五章主軸驅(qū)動(dòng)及控制第 四 節(jié) 主 軸 準(zhǔn) 停 控 制一 、 定 義 主 軸 準(zhǔn) 停 功 能 ： 又 稱(chēng) 主 軸 定 位 功 能 ， 當(dāng) 主 軸 停 止 時(shí) ，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