《主轴驱动系统》PPT课件

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=CTmI2cos 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 主轴准停功能：又称主轴定位功能，当主轴停止时，能控制其停于固定位置。 二、控制方式 机械准停、电气准停,磁传感器准停 编码器准停 数控系统准停,