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數(shù)控機(jī)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(jī)床廠　關(guān)鍵字：數(shù)控機(jī)床
    隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床對主軸伺服系統(tǒng)提出了越來越高的要求：
    1)數(shù)控機(jī)床主傳動要有較寬的調(diào)速范圍，數(shù)控機(jī)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(jī)床和數(shù)控加工中心，為了適應(yīng)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(jī)床主軸的變速是依指令自動進(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)。目前，主軸驅(qū)動裝置的調(diào)速范圍已經(jīng)達(dá)到1：100，這對中小型數(shù)控機(jī)床已經(jīng)夠用了。但對于中型以上的數(shù)控機(jī)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(jī)床，并盡可能提供主軸電動機(jī)的最大功率，即恒功率范圍要寬。由于主軸電動機(jī)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(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。
    4)要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動時均可進(jìn)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(zhǔn)�？刂啤�
    6)在車削中jt>t，還要求主軸具有旋轉(zhuǎn)進(jìn)給軸(C軸)的控制功能。
    為滿足上述要求，數(shù)控機(jī)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(jī)受機(jī)械換向的影響，其使用和維護(hù)都比較麻煩，并且其恒功率調(diào)速范圍小。進(jìn)入20世紀(jì)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(jìn)入實用階段，加工中心現(xiàn)在絕大多數(shù)數(shù)控機(jī)床均采用籠型感應(yīng)交流電動機(jī)主軸伺服系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床這是因為一方面籠型交流電動機(jī)不像直流電動機(jī)有機(jī)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(dá)到直流驅(qū)動的水平，加上交流電動機(jī)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(hù)，交流電動機(jī)徹底取代直流電動機(jī)的時代已經(jīng)來臨。
    由于數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動系統(tǒng)不必像進(jìn)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(yīng)異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，運(yùn)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(jī)床主軸的要求。因此，主軸電動機(jī)大多采用籠型感應(yīng)異步電動機(jī)。
    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(jī)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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