主軸驅(qū)動(dòng)控制器

主軸驅(qū)動(dòng)控制器是數(shù)控機(jī)床的大功率執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其功能是接受數(shù)控系統(tǒng)(CNC)的S碼（速度指令）及M碼（輔助功能指令），驅(qū)動(dòng)主軸進(jìn)行切削加工。它接受來自CNC的驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)速度與轉(zhuǎn)矩(功率)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動(dòng)信號驅(qū)動(dòng)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)接受速度反饋實(shí)施速度閉環(huán)控制。它還通過PLC將主軸的各種現(xiàn)實(shí)工作狀態(tài)通告CNC用以完成對主軸的各項(xiàng)功能控制。為滿足數(shù)控機(jī)床對主軸驅(qū)動(dòng)的要求，主軸電動(dòng)機(jī)必須具備下述功能：

1）輸出功率大。

2）在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)速度穩(wěn)定，且恒功率范圍寬。

3）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)。

4）加速時(shí)間短。

5）電動(dòng)機(jī)溫升低。

6）振動(dòng)、噪聲小。

7）電動(dòng)機(jī)可靠性高，壽命長，易維護(hù)。

8）體積小、質(zhì)量輕。

主軸驅(qū)動(dòng)控制器直流主軸驅(qū)動(dòng)裝置

直流主軸電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與永磁式伺服電動(dòng)機(jī)不同，主軸電動(dòng)機(jī)要能輸出大的功率，所以一般是他磁式。為縮小體積，改善冷卻效果，以免電動(dòng)機(jī)過熱，常采用軸向強(qiáng)迫風(fēng)冷或采用熱管冷卻技術(shù)。

直流驅(qū)動(dòng)裝置有晶閘管和脈寬調(diào)制PWM調(diào)速兩種形式。由于脈寬調(diào)制PWM調(diào)速具有很好的調(diào)速性能，因而在數(shù)控機(jī)床特別是對精度、速度要求較高的數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置上廣泛使用。而三相全控晶閘管調(diào)速裝置則在大功率應(yīng)用方面具有優(yōu)勢，因而常用于直流主軸驅(qū)動(dòng)裝置。

主軸驅(qū)動(dòng)控制器交流主軸驅(qū)動(dòng)裝置

主軸伺服提供加工各類工件所需的切削功率，因此，只需完成主軸調(diào)速及正反轉(zhuǎn)功能。但當(dāng)要求機(jī)床有螺紋加工、準(zhǔn)停和恒線速加工等功能時(shí)，對主軸也提出了相應(yīng)的位置控制要求，因此，要求其輸出功率大，具有恒轉(zhuǎn)矩段及恒功率段，有準(zhǔn)?？刂?，主軸與進(jìn)給聯(lián)動(dòng)。與進(jìn)給伺服一樣，主軸伺服經(jīng)歷了從普通三相異步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)到直流主軸傳動(dòng)。隨著微處理器技術(shù)和大功率晶體管技術(shù)的進(jìn)展，又進(jìn)入了交流主軸伺服系統(tǒng)的時(shí)代。

主軸伺服提供加工各類工件所需的切削功率，因此，只需完成主軸調(diào)速及正反轉(zhuǎn)功能。但當(dāng)要求機(jī)床有螺紋加工、準(zhǔn)停和恒線速加工等功能時(shí)，對主軸也提出了相應(yīng)的位置控制要求，因此，要求其輸出功率大，具有恒轉(zhuǎn)矩段及恒功率段，有準(zhǔn)停控制，主軸與進(jìn)給聯(lián)動(dòng)。與進(jìn)給伺服一樣，主軸伺服經(jīng)歷了從普通三相異步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)到直流主軸傳動(dòng)。隨著微處理器技術(shù)和大功率晶體管技術(shù)的進(jìn)展，又進(jìn)入了交流主軸伺服系統(tǒng)的時(shí)代。

（1）調(diào)速范圍：各種不同的機(jī)床對調(diào)速范圍的要求不同。

（2）主軸的旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)動(dòng)精度：主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指裝配后，在無載荷、低速轉(zhuǎn)動(dòng)條件下測量主軸前端和距離前端300mm處的徑向圓跳動(dòng)和端面圓跳動(dòng)值。

（3）數(shù)控機(jī)床主軸的變速是依指令自動(dòng)進(jìn)行的，要求能在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行無級調(diào)速，并減少中間傳遞環(huán)節(jié)，簡化主軸箱。主軸驅(qū)動(dòng)裝置的調(diào)速范圍已達(dá)1:100，這對中小型數(shù)控機(jī)床已經(jīng)夠用了。對于中型以上的數(shù)控機(jī)床，如要求調(diào)速范圍超過1:100，則需通過齒輪換擋的方法解決。

（4）要求主軸在整個(gè)范圍內(nèi)均能提供切削所需功率，并盡可能在全速度范圍內(nèi)提供主軸電動(dòng)機(jī)的最大功率，即恒功率范圍要寬。由于主軸電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)的限制，其在低速段均為恒轉(zhuǎn)矩輸出。為滿足數(shù)控機(jī)床低速強(qiáng)力切削的需要，常采用分段無級變速的方法，即在低速段采用機(jī)械減速裝置，以提高輸出轉(zhuǎn)矩。

（5）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，即要求具有四象限驅(qū)動(dòng)能力，并且加減速時(shí)間短。

電主軸的電動(dòng)機(jī)均采用交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，由于是用在高速加工機(jī)床上，啟動(dòng)時(shí)要從靜止迅速升速至每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)乃至數(shù)十萬轉(zhuǎn)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，因而啟動(dòng)電流要超出普通電機(jī)額定電流5~7倍。其驅(qū)動(dòng)方式有變頻器驅(qū)動(dòng)和矢量控制驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)兩種。變頻器的驅(qū)動(dòng)控制特性為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)，輸出功率與轉(zhuǎn)矩成正比。機(jī)床最新的變頻器采用先進(jìn)的晶體管技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)主軸的無級變速。機(jī)床矢量控制驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)控制為在低速端為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)，在中、高速端為恒功率驅(qū)動(dòng)

電主軸由無外殼電機(jī)、主軸、軸承、主軸單元?dú)んw、驅(qū)動(dòng)模塊和冷卻裝置等組成。電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用壓配方法與主軸做成一體，主軸則由前后軸承支承。電機(jī)的定子通過冷卻套安裝于主軸單元的殼體中。主軸的變速由主軸驅(qū)動(dòng)模塊控制，而主軸單元內(nèi)的溫升由冷卻裝置限制。在主軸的后端裝有測速、測角位移傳感器，前端的內(nèi)錐孔和端面用于安裝刀具。