主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)第一頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六本章內(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)主軸分段無級(jí)調(diào)速控制第四節(jié)主軸準(zhǔn)?？刂频诙?，共十四頁，編輯于2023年，星期六第一節(jié)概述對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求

較寬的調(diào)速范圍

、無級(jí)調(diào)速恒功率范圍要寬要求主軸在正、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。為滿足加工中心自動(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。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。第三頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六第二節(jié)主軸驅(qū)動(dòng)裝置的工作原理一、對(duì)主軸電動(dòng)機(jī)的要求電動(dòng)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)負(fù)載下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)小，過載能力強(qiáng)。加減速時(shí)間短。電動(dòng)機(jī)溫升低。振動(dòng)、噪聲小。電動(dòng)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(dòng)機(jī)：勵(lì)磁式直流電機(jī)類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)第四頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六二、交流主軸電動(dòng)機(jī)第二節(jié)主軸驅(qū)動(dòng)裝置的工作原理第五頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六1、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)磁場轉(zhuǎn)速n–

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速第六頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六Tn10203040100020003000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①恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速T=CTφmI2cosφ2其中T不變，則需u1/f1為常數(shù)k1ω1：定子每相繞組等效匝數(shù)Φm：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Cosφ2：轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)第七頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六Tn10203040100020003000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②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)第八頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六1、交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速——變頻調(diào)速的控制方法③恒功率調(diào)速10203040506010002000nT第九頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六三、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)系曲線第十頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六第三節(jié)主軸分段無級(jí)調(diào)速控制一、概述數(shù)控機(jī)床常采用1~4擋齒輪變速與無級(jí)調(diào)速相結(jié)合的方式，即所謂分段無級(jí)變速的方式，來彌補(bǔ)電動(dòng)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。主軸驅(qū)動(dòng)裝置CNCPLCM齒輪變速箱M41M42數(shù)控系統(tǒng)通過程序中的S代碼來控制主軸電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)調(diào)速電路，同時(shí)采用開關(guān)量信號(hào)（程序上用M41～M44代碼）來控制機(jī)械齒輪變速自動(dòng)換擋的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。第十一頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六二、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。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(jí)調(diào)速控制第十二頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六第三節(jié)主軸分段無級(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，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。第十三頁，共十四頁，編輯于2023年，星期六第四節(jié)主軸準(zhǔn)?？刂埔弧⒍x