主軸驅(qū)動控制器主軸驅(qū)動控制器的特點

主軸驅(qū)動控制器是數(shù)控機床的大功率執(zhí)行機構(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)動主軸進行切削加工。它接受來自CNC的驅(qū)動指令，經(jīng)速度與轉(zhuǎn)矩(功率)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動信號驅(qū)動主電動機轉(zhuǎn)動，同時接受速度反饋實施速度閉環(huán)控制。它還通過PLC將主軸的各種現(xiàn)實工作狀態(tài)通告CNC用以完成對主軸的各項功能控制。為滿足數(shù)控機床對主軸驅(qū)動的要求，主軸電動機必須具備下述功能：

1）輸出功率大。

2）在整個調(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)載下電動機轉(zhuǎn)速波動小，過載能力強。

4）加速時間短。

5）電動機溫升低。

6）振動、噪聲小。

7）電動機可靠性高，壽命長，易維護。

8）體積小、質(zhì)量輕。

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

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

（3）數(shù)控機床主軸的變速是依指令自動進行的，要求能在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進行無級調(diào)速，并減少中間傳遞環(huán)節(jié)，簡化主軸箱。主軸驅(qū)動裝置的調(diào)速范圍已達1:100，這對中小型數(shù)控機床已經(jīng)夠用了。對于中型以上的數(shù)控機床，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)提供主軸電動機的最大功率，即恒功率范圍要寬。由于主軸電動機與驅(qū)動的限制，其在低速段均為恒轉(zhuǎn)矩輸出。為滿足數(shù)控機床低速強力切削的需要，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)動時均可進行自動加減速控制，即要求具有四象限驅(qū)動能力，并且加減速時間短。

主軸驅(qū)動控制器直流主軸驅(qū)動裝置

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

直流驅(qū)動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)控機床特別是對精度、速度要求較高的數(shù)控機床的進給驅(qū)動裝置上廣泛使用。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)動裝置。

主軸驅(qū)動控制器交流主軸驅(qū)動裝置

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)要求機床有螺紋加工、準(zhǔn)停和恒線速加工等功能時，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)?？刂疲鬏S與進給聯(lián)動。與進給伺服一樣，主軸伺服經(jīng)歷了從普通三相異步電動機傳動到直流主軸傳動。隨著微處理器技術(shù)和大功率晶體管技術(shù)的進展，又進入了交流主軸伺服系統(tǒng)的時代。

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)要求機床有螺紋加工、準(zhǔn)停和恒線速加工等功能時，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?，主軸與進給聯(lián)動。與進給伺服一樣，主軸伺服經(jīng)歷了從普通三相異步電動機傳動到直流主軸傳動。隨著微處理器技術(shù)和大功率晶體管技術(shù)的進展，又進入了交流主軸伺服系統(tǒng)的時代。

電主軸的電動機均采用交流異步感應(yīng)電動機，由于是用在高速加工機床上，啟動時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)，啟動轉(zhuǎn)矩大，因而啟動電流要超出普通電機額定電流5~7倍。其驅(qū)動方式有變頻器驅(qū)動和矢量控制驅(qū)動器驅(qū)動兩種。變頻器的驅(qū)動控制特性為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動，輸出功率與轉(zhuǎn)矩成正比。機床最新的變頻器采用先進的晶體管技術(shù)，可實現(xiàn)主軸的無級變速。機床矢量控制驅(qū)動器的驅(qū)動控制為在低速端為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動，在中、高速端為恒功率驅(qū)動

電主軸由無外殼電機、主軸、軸承、主軸單元殼體、驅(qū)動模塊和冷卻裝置等組成。電機的轉(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。