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數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的基本要求

日期：2010年01月26　來源：沈陽第一機床廠　關(guān)鍵字：數(shù)控機床
    隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控機床對主軸伺服系統(tǒng)提出了越來越高的要求：
    1)數(shù)控機床主傳動要有較寬的調(diào)速范圍，數(shù)控機床以保證加工時選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。特別對于多道工序自動換刀的數(shù)控機床和數(shù)控加工中心，為了適應各種刀具、工加工中心序和各種材料的要求，對主軸的調(diào)速范圍要求更高。
    2)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)。目前，主軸驅(qū)動裝置的調(diào)速范圍已經(jīng)達到1：100，這對中小型數(shù)控機床已經(jīng)夠用了。但對于中型以上的數(shù)控機床，如果要求調(diào)速范圍超過1：100，加工中心則需通過齒輪換檔的方法解決。
    3)要求主軸在整個速度范圍內(nèi)均能提供切削所需功率數(shù)控機床，并盡可能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。
    4)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。
    5)為滿足加工中心自動換刀(ATC)以及某些加工工藝的需要，加工中心要求主軸具有高精度的準停控制。
    6)在車削中jt>t，還要求主軸具有旋轉(zhuǎn)進給軸(C軸)的控制功能。
    為滿足上述要求，數(shù)控機床開始時經(jīng)常采用直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)。但由于直流電動機受機械換向的影響，其使用和維護都比較麻煩，并且其恒功率調(diào)速范圍小。進入20世紀80年代后隨著微電子技術(shù)、交流調(diào)速理論和電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流驅(qū)動進入實用階段，加工中心現(xiàn)在絕大多數(shù)數(shù)控機床均采用籠型感應交流電動機主軸伺服系統(tǒng)。數(shù)控機床這是因為一方面籠型交流電動機不像直流電動機有機械換向帶來的麻煩和在高速、大功率方面受到的限制，另一方面交流伺服系統(tǒng)的性能已達到直流驅(qū)動的水平，加上交流電動機體積小、重量輕，加工中心采用全封閉罩殼，對灰塵和油有較好防護，交流電動機徹底取代直流電動機的時代已經(jīng)來臨。
    由于數(shù)控機床主軸驅(qū)動系統(tǒng)不必像進給驅(qū)動系統(tǒng)那樣，需要較高的動態(tài)性能和調(diào)速范圍。而籠型感應異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，運行可靠，加工中心配上矢量變換控制的主軸驅(qū)動裝置則完全可以滿足數(shù)控機床主軸的要求。因此，主軸電動機大多采用籠型感應異步電動機。
    典型的主軸驅(qū)動伺服系統(tǒng)工作特性曲線。由曲線可見，在基速n。以下通過改變電樞電壓的方法來實現(xiàn)調(diào)速，數(shù)控機床從而獲得恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性，并且輸出的最大轉(zhuǎn)矩M取決于電樞電流最大值�；�速n。加工中心可以通過減小勵磁電流來獲得恒功率調(diào)速特性。

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