《主轴驱动系统》课件.ppt

1、第五章 主轴驱动及控制,本章内容,第一节 概述,第二节 主轴驱动装置的工作原理,第三节 主轴分段无级调速控制,第四节 主轴准停控制,第一节 概述,对主轴驱动的要求 较宽的调速范围 、无级调速 恒功率范围要宽 要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加减速控制，要求在有四象限的驱动能力，并且加减速时间短。 为满足加工中心自动换刀（ATC）以及某些加工工艺的需要，要求主轴具有高精度的准停控制。 在车削中心上，还要求主轴能具有旋转进给轴（C轴）的控制功能,第二节 主轴驱动装置的工作原理,一、对主轴电动机的要求 电动机的输出功率要大。 在大的调速范围内速度应稳定，而且恒功率的速度范围宽。 在断续负载下电动

2、机转速波动小，过载能力强。 加减速时间短。 电动机温升低。 振动、噪声小。 电动机的可靠性高、寿命长、维护容易。 体积小，重量轻。 分类： 主轴直流电动机：励磁式直流电机类型中的他激直流电机。 主轴交流电动机：鼠笼型感应电动机,二、交流主轴电动机,第二节 主轴驱动装置的工作原理,1、交流主轴驱动系统调速： 转速公式： 调速方法：变频调速是最适用的方法，主要有： 压频（u/f）调速 矢量变换控制调速,三、交流主轴驱动装置,f 定子电源频率 p 磁激对数 S 转差率 ns 定子旋转磁场转速 n 转子转速,T,恒转矩调速特性曲线,1、交流主轴驱动系统调速变频调速的控制方法,恒转矩调速 T=CTmI2

3、cos 2 其中,T不变，则需u1/f1为常数,k11：定子每相绕组等效匝数 m：每极磁通量 u1：定子相电压 CT：转矩常数 I2：折算到定子上的转子电流 Cos2：转子电路功率因数,恒Tm调速特性曲线,1、交流主轴驱动系统调速变频调速的控制方法,恒最大转矩Tmax调速,若低速时Tmax不变，则需E1/f1为常数,1、交流主轴驱动系统调速变频调速的控制方法,恒功率调速,三、交流主轴驱动装置,2、交流主轴驱动特性曲线,转矩与转速的关系曲线,功率与转速的关系曲线,第三节 主轴分段无级调速控制,一、概述 数控机床常采用14挡齿轮变速与无级调速相结合的方式，即所谓分段无级变速的方式，来弥补电动机低速

4、段输出力矩无法满足机床强力切削的要求，采用机械齿轮减速，增大了输出扭矩，并利用齿轮换挡扩大了调速范围,数控系统通过程序中的S代码来控制主轴电动机的驱动调速电路，同时采用开关量信号（程序上用M41M44代码）来控制机械齿轮变速自动换挡的执行机构,二、自动换挡的实现 自动换挡执行机构是一种电机转换装置，常用的有液压拨叉和电磁离合器。 液压拨叉换挡 液压拨叉是一种用一只或几只液压缸带动齿轮移动的变速机构。 到位：感应开关等元件检测。 顶齿处理：微电机缓慢旋转。 电磁离合器换挡 数控机床中常使用无滑环摩擦片式电磁离合器和牙嵌式电磁离合器,第三节 主轴分段无级调速控制,第三节 主轴分段无级调速控制,液压拨叉换挡,顶齿处理： 正常工作时，离合器脱开，齿轮换挡时，主轴M1停止工作而离合器吸合，微电动机M2工作，带动主轴慢速转动。同时，油缸移动齿轮，从而顺利啮合,第四节 主轴准停控制,一、定义 主轴准