数控机床主轴控制系统
数控机床主轴控制_图文
5.1.3高速主轴的设计
表5-1铝合金在切削实验中切削速度和表面粗糙度的关系
转速/r﹒min-1 进给量 /mm﹒min-1
10000 20000 30000 40000
1000 2000 3000 4000
切削速度 /m﹒min-1 785 1570 2356 3142
Ra/μm
0.56 0.46 0.32 0.32
5.2.1主轴直流电动机
图5-11
直流主轴电动机结构示意图
5.2.2、直流主轴驱动控制系统
数控机床常用的直流主轴驱动系统的原理框图如图5-13所示。
（图5-13） 直流主轴驱动系统原理图
实际直流电机的电刷和换向片：
直流电机的基本结构
电机模型的各组成部件
固有机械特性
称为理想空载转速
V2 W1
n
U1
U2
W2 V1
三相绕组基波合成磁动势——旋转磁动势
交流电机三相对称绕组, 通入三相对称电流，磁动势是三相 的合成磁动势。
取U相绕组轴线位置作为空间坐标原点、以相序的方向作为 x的参考方向、U相电流为零时作为时间起点，则三相基波磁动 势为：
三相的合成磁动势：
可见：三相合成磁动势也是一个圆形旋转磁动势。
（4）励磁回路方程
（5）气隙磁通
。U 。
I Ia
M Ea
。 Uf 。
Φ
5.2.2、直流主轴驱动控制系统
1调磁调速回路 图5-13的上半部分为励磁控制回路，由于主轴电动
机功率通常较大，且要求恒功率调速范围尽可能大 ，因此，一般采用他励电动机，励磁绕组与电枢绕 组相互独立，并由单独的可调直流电源供电。
2、交流主轴驱动系统
5.1.2主轴变速方式
数控车床主轴速度控制
C．有较完善的刀具自动交换和管理系统
D．有工件自动交换、工件夹紧与放松机构
E．床身机架具有很高的动刚度和静刚度
F．采用全封闭罩壳
2.2 数控机床的基本工作过程
首先根据零件图样，结合加工工艺进行程序编制，然后通过键盘或者其它输入设备送入数控系统后再经过调试、修改，最后把它存储起来。加工时就按所编程序进行有关数字信息处理。一方面通过插补运算器进行加工轨迹运算处理，从而控制伺服系统驱动机床各坐标轴，使刀具与工件的相对位置按照被加工零件的形状轨迹进行运动，并通过位置检测回馈以确保其位移精度。另一方面按照加工要求，通过PLC控制主轴及其它辅助装置协调工作，如主轴变速、主轴齿轮换挡、适时进行ATC刀具自动交换、工件夹紧与放松、润滑系统的开停、切削液的开关，必要时超载或限位保护起作用，控制机床运动迅速停止。
3.2 数控车床主轴速度控制方式
3.2.1 主轴速度CNC控制方式
主轴速度CNC控制方式指，主轴的速度是由系统CNC加工程序的S码指定的速度值决定，可以通过机床面板上的主轴倍率开关进行修调（通常为50%~120%），这是数控机床通常的控制方式。
3.2.2 主轴速度的特殊S码控制方式
这种控制方式主要用于普通型数控车床的主轴速度控制，该类主轴传动控制方式为手动换挡（低、中和高速选择），以及电磁离合器配合双速电动机自动变速控制，在加工程序中通过S码（一般在每挡有四种S码速度选择）实施电磁离合器和双速电动机的控制。
随着技术的不断发展，机床结构有了很大的改进，从而对主轴系统提出了新的要求，而且因用途而异。在数控机床中，数控车床占42%，数控钻镗铣床占33%，数控磨床、冲床占23%，其它只占2%。为了满足现代数控机床对主轴驱动的更高要求，主轴电动机必须具备如下功能：
数控车床的基本构成
数控车床的基本构成
数控车床的基本构成主要包括以下几个方面：
1. 主机部分：数控车床的主机部分包括床身、主轴、刀架和进给系统等。
床身是数控车床的基础结构，用于支撑和固定各个部件。
主轴是数控车床的主要运动部件，负责驱动工件和刀具进行转动。
2. 刀架部分：刀架是安装和切削刀具的部件，数控车床通常可以配备多个刀架，用于进行不同类型的切削操作。
刀架一般包括刀架座、刀架滑板和刀杆等。
3. 控制系统：控制系统是数控车床的重要组成部分，用于控制机床的运动和切削操作。
数控车床的控制系统通常包括机床控制器、数控系统和编程单元等，可以通过编程和输入指令来实现自动化加工。
4. 进给系统：进给系统是数控车床实现工件和刀具相对运动的部分。
进给系统一般包括进给电机、导轨、丝杠和滚珠螺杆等，通过控制进给电机来实现工件的直线运动。
5. 辅助设备：数控车床的辅助设备包括冷却系统、强制润滑系统和自动换刀系统等。
冷却系统用于冷却刀具和工件，减少摩擦和热量的产生。
强制润滑系统用于对机床进行润滑和冷却，保证机床的正常运转。
自动换刀系统可以实现自动更换刀具，提高加工效率和精度。
总之，数控车床的基本构成主要包括主机部分、刀架部分、控制系统、进给系统和辅助设备等。
这些部分相互协调，共同实现数控车床的自动化加工和精确控制。
数控机床是怎么工作的原理
数控机床是怎么工作的原理
数控机床的工作原理通常包括以下几个方面：
1. 控制系统：数控机床通过计算机或者专用的数控控制器控制。
控制系统接收输入的指令，并把它们转化为相应的控制信号，驱动伺服电机或液压系统等执行器进行相应的动作。
2. 伺服系统：数控机床通常使用伺服电机来驱动工作台、主轴、进给轴等部件的运动。
伺服电机通过接收控制系统发送的电信号，实现精确的定位和速度控制。
3. 传感器：传感器用于测量加工过程中的位置、速度、力等参数，并将这些信息反馈给控制系统，以便控制系统能够及时对加工过程进行调整和控制。
4. 执行器：数控机床的执行器包括伺服电机、液压系统、气动系统等。
它们受到控制系统的控制，驱动工作台、主轴、进给轴等部件的运动。
5. 工具与工件：数控机床通过刀具等工具对工件进行加工。
在加工过程中，工具按照预先设定的程序运动，对工件进行切削、钻孔、铣削等操作。
总的来说，数控机床的工作原理就是通过控制系统对伺服系统和执行器的控制，实现工件和工具之间的精确运动，从而完成对工件的加工。
具体的加工过程通过
控制系统的编程指令和传感器的反馈来实现。
数控机床主轴驱动变频控制
数控机床主轴驱动变频控制一、前言数控机床是传统机床向智能化方向发展的结果，其操作简单、精度高、效率高等特点，使得其在现代制造业中大有用处。
数控机床中的主轴驱动控制是其中的一个重要环节，其精度和可靠性对整个机床的操作效果有着至关重要的作用。
本篇文档将主要介绍数控机床主轴驱动变频控制相关知识。
二、数控机床主轴驱动变频控制的原理数控机床的主轴驱动控制系统主要是由相关电气元件组成的变频器控制系统。
变频器就是将市电通过整流、滤波、逆变后输出一定的频率、电压并控制电机转速的电子装置。
在数控机床的主轴驱动系统中，变频器通过对电机控制进行电压和频率的调整，来实现主轴的旋转，进而控制其转速和输出功率。
变频器输出的频率、电压均可调整，因此可以通过控制变频器的输出，来实现对主轴的速度调节。
电气控制系统通过实时监测机床运行状态、主轴运行状态、机床速度、主轴转速等信息，根据预先设定的运转条件，通过控制变频器输出的电压、频率实现对机床的工作状态并实现对主轴的速度调节。
三、数控机床主轴驱动变频控制的优点与传统机床的主轴驱动方式相比，数控机床主轴驱动变频控制有诸多优点，主要体现在以下几个方面：1.可调性强：通过对变频器的控制，可以实现精确的主轴转速调节，可以满足不同需求的工件加工。
2.精度高：由于采用了电气控制系统，可以实现主轴转速的精确控制，进而实现加工精度的提高。
3.效率高：数控机床主轴驱动变频控制由于能够实现电气控制，减少了机械传动过程中的机械损耗，因此其效率远高于传统机床主轴驱动方式。
4.运转平稳：变频器可以调节输出电压和频率，可以进一步实现对主轴转速的控制，从而实现机床运转的平稳。
四、数控机床主轴驱动变频控制的应用数控机床主轴驱动变频控制技术的应用相当广泛，可以应用于各种数控机床类型，包括数控车床、数控加工中心、数控铣床等。
特别是在高速、高精度、高效率的加工应用中，其优势更加明显。
五、数控机床主轴驱动变频控制的维护和保养为了确保数控机床主轴驱动变频控制系统的长期稳定运行，必须进行日常的维护和保养。
数控机床主轴系统工作原理
数控机床主轴系统工作原理
数控机床主轴系统是数控机床中的核心部件之一，它起到传动功率、转速调节
和位置控制的重要作用。
主轴系统由主轴、主轴驱动装置、主轴轴承和主轴控制系统等组成。
下面将介绍数控机床主轴系统的工作原理。
主轴是数控机床主轴系统的核心部件，它负责传递功率和转速调节。
主轴通常
由电机驱动，通过传动装置将驱动力传递给工件。
主轴采用精密的轴承支撑，并能够承受较大的径向和轴向载荷。
主轴的转速可以根据加工要求进行调节。
主轴驱动装置负责将电机的输出转矩传递给主轴。
通常使用的主轴驱动装置包
括皮带驱动和齿轮传动。
皮带驱动采用皮带传递转矩，具有结构简单、噪音低的优点，适用于低速加工。
而齿轮传动则采用齿轮组将转矩传递给主轴，具有承载能力强、传递效率高的特点，适用于高速加工。
主轴轴承起到支承主轴的作用，保证主轴的稳定运转。
主轴轴承通常使用滚动
轴承，如角接触球轴承和圆柱滚子轴承。
这些轴承具有高速运转和较高刚度的特点，能够满足高速加工的需求。
主轴控制系统是数控机床主轴系统的关键部分，它能够对主轴的转速进行控制。
主轴控制系统通常通过变频器或伺服控制系统来实现转速调节。
变频器能够通过控制电机的供电频率来调节主轴的转速，精度较低。
而伺服控制系统则通过控制电机的转矩来调节主轴的转速，具有较高的控制精度。
总之，数控机床主轴系统是数控机床的重要组成部分，它能够实现工件的传动、转速调节和位置控制。
主轴系统的工作原理包括主轴、主轴驱动装置、主轴轴承和主轴控制系统的协同工作，确保数控机床的高效加工。
数控机床主轴控制系统及故障诊断
5. 2变频调速驱动装置
• 如果在运行时由于某种原因，电机的运行频率高于变频器的指令频率， 这时电机就处于再生(即发电)状态，比如起重机的重物下放、大惯性 负载的减速、外力的拖动，等等，由于通用变频器的交流部一般均为 不可控整流，其产生的能量不能回馈给电网，只能对变频器的直流部 电容器充电，制动电阻的作用就是将这部分能量消耗在制动电阻上， 使直流母线电压保持在正常值。
• 2.三相异步电动机配变频器 • 三相异步电动机配变频器的配置方式通常采用带传动，经过带传动的
减速来提高主轴的输出转矩，系统的调速是通过加工指令S代码、控 制数控系统轴模拟量的输出作为变频器的速度控制指令，来实现主轴 速度的变化。
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5.1概述
• 主轴电动机速度是由变频实现调速，所以输出力矩在中高速时才比较 满意，这种配置方式主要应用于需要无级调速但对低、高速要求都不 太高的普通型经济数控机床上。
• 相对于进给驱动装置，主轴驱动装置上的接口具有如下特点: • (1)输入电源。变频器通常电源电压范围比较宽，如交流230 ~400 V，
进给驱动装置电源电压一般要求是固定的。 • (2)电动机运行指令。
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5. 2变频调速驱动装置
• (3)驱动装置及电动机运行状态控制。主轴驱动装置都提供控制电动 机正/反转的开关量接口，而进给驱动装置一般不提供。采用脉冲信 号作为指令的进给驱动装置，当脉冲指令类型为“脉冲+方向”时， 可以把方向信号理解为改变电动机方向的控制接口，而且主轴驱动装 置的方向控制接口是和速度模拟指令接口一起出现，多是DC24 V开 关量接口;进给驱动装置的“方向”控制接口常和“脉冲”信号一起 出现，多是DCS V数字信号。
数控机床主轴驱动与控制
特点，还可以实现定向和进给功能，当然价格也是最高的， 通常是同功率变频器主轴驱动系统的2--3倍以上。
伺服主轴驱动系统主要应用于加工中心上，用以满足系 统自动换刀、刚性攻丝、主轴C轴进给功能等对主轴位置 控制性能要求很高的加工。
6.2.3主轴分段无级调速
6.2主轴驱动与控制(Spindle Drive and Control)
图6.3所示为西 门子802C数控系 统的变频调速控 制连接图。主轴 电机的正反转通 过继电器KA2和 KA3控制，转速 大小通过X7口模 拟电压值大小控 制。
6.2主轴驱动与控制(Spindle Drive and Control)
6.1 概述
1.主轴驱动系统的功能
主轴驱动系统通过控制主轴电机的旋转方向和转速， 从而调节主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度， 配合进给运动，加工出理想的零件。因此，主轴驱动的主 要功能是为各类工件的加工提供所需的切削功率。
此外，当数控机床具有螺纹加工、恒线速加工以及准 停要求（比如加工中心换刀）时，对主轴也提出了相应的 位置控制要求，所以此类数控机床还具有主轴与进给联动 功能和准停控制功能。
6.1 概述
（3）DANFOSS（丹佛斯）公司系列变频器 该公司目前应用于数控机床上的变频器系列常用的有：
VLT2800，可并列式安装方式，具有宽范围配接电机功率： 0.37KW-7.5KW 200V/400；VLT5000，可在整个转速范围内进行 精确的滑差补偿，并在3ms内完成。在使用串行通讯时，VLT 5000对每条指令的响应时间为0.1ms，可使用任何标准电机与VLT 5000匹配。
对于中档数控机床而言主要采用这种方案。其主轴传动仅采用两 挡变速甚至仅一挡即可实现100—200 r/min左右时车、铣的重力切 削。一些有定向功能的还可以应用于要求精镗加工的数控镗铣床。 但若应用在加工中心上，还不很理想，必须采用其他辅助机构完成 定向换刀的功能，而且也不能达到刚性攻丝的要求。
机床数控系统的组成
机床数控系统的组成机床数控系统是现代机床的核心技术之一，它由多个组成部分构成，共同实现对机床的自动化控制和加工操作。
本文将从硬件和软件两个方面介绍机床数控系统的组成。
一、硬件组成1.主轴驱动系统：主轴驱动系统是机床数控系统的核心部分，它负责控制主轴的转速和运动方向。
主轴驱动系统通常由伺服电机、减速器、编码器等组成，通过对电机的控制，实现对主轴的精确控制。
2.进给驱动系统：进给驱动系统用于控制工件在加工过程中的运动轴向，包括直线进给轴和旋转进给轴。
直线进给轴通常由伺服电机、滚珠丝杠等组成，用于控制工件的直线运动；旋转进给轴通常由伺服电机、齿轮传动等组成，用于控制工件的旋转运动。
3.运动控制卡：运动控制卡是机床数控系统的核心控制器，它负责接收数控指令，并将其转换为电信号，通过与主轴驱动系统和进给驱动系统的配合，实现对机床的精确控制。
运动控制卡通常具备高速数据处理能力和多个输入输出接口，以满足机床复杂加工过程的控制需求。
4.传感器：传感器是机床数控系统的重要组成部分，用于实时监测机床的运行状态和工件加工过程中的各种参数。
常见的传感器包括位置传感器、力传感器、温度传感器等，它们通过与运动控制卡的连接，将采集到的数据反馈给数控系统，以实现对机床的自动化调节和控制。
5.人机界面：人机界面是机床数控系统与操作人员之间的交互界面，用于输入加工参数、监视加工过程和显示加工结果等。
人机界面通常由触摸屏、键盘、显示器等组成，操作人员可以通过它们与数控系统进行交互，并实时了解机床的工作状态。
二、软件组成1.数控系统软件：数控系统软件是机床数控系统的核心程序，它负责解释和执行数控指令，控制机床的运动和加工过程。
数控系统软件通常由操作系统、驱动程序、插补算法等组成，它们共同实现对机床的高精度控制和加工操作。
2.加工程序：加工程序是机床数控系统的另一重要组成部分，它是由一系列数控指令组成的程序，用于描述工件的加工路径和加工过程。
数控机床主轴控制
三、串行主轴控制
3. 采用外接接近开关实现主轴准停控制 利用外接接近开关发出主轴一转信号实现主轴准停控制，这种方式适合主轴电动机与主轴任意传
动比的场合。由CNC发出主轴准停信号，通过伺服放大器JYA2进行主轴位置、主轴速度及JYA3进行主 轴一转信号的反馈。
谢谢
主轴控制
一、主轴控制
在CNC中，主轴转速通过S指令进行编程，被编程的S指S6令0可0 M以0转3换；为模拟电压或数字量
输出，因此主轴有两种控制方式：利用模拟量输出进行控制（简称模拟主轴）和利用数字 量输出进行控制（简称数字主轴或输出0-±10V（0-10V ）的模拟电压控制
交-直-交变频器结构图
二、模拟主轴控制
二、模拟主轴控制
三、串行主轴控制
从CNC单元输出的控制指令（数据）控制主轴电动机的转速及转向，转向 控制也由相应的参数决定。
三、串行主轴控制
三、串行主轴控制
α系列主轴模块
αi系列主轴模块
βi系列主轴模块
三、串行主轴控制
1. 采用主轴电动机带MZi传感器实现主轴准停控制 利用主轴电机内装传感器发出的主轴速度、主轴位置信号及主轴一转信号实现主轴准停控制，这
模拟主轴控制连接图
二、模拟主轴控制
变频器分为交-交和交-直-交两种形式。 交-交变频器没有明显的中间滤波环节，
电网交流电被直接变成了可调频调压的 交流电，又称为直接变频器。 交-直-交变频器是先把电网交流电转换 为直流电，经过中间滤波环节之后，再 通过逆变器进行逆变才能转换为变频变 压的交流电，故称为间接变频器。 数控机床中大多采用交-直-交变频器。
主轴电动机的转速及转向。 2. 数字主轴（也称为串行主轴）控制
从CNC单元输出的控制指令（数据）控制主轴电动机的转速及转向。
数控机床主轴控制相关PLC与参数
CTRLOUT_MODULE_NR[ 0,AX3 ] CTRLOUT_NR[ 0,AX3 ] CTRLOUT_TYPE[0] NUM_ENCS ENC_MODULE_NR[ 0,AX3 ] ENC_INPUT_NR[ 0, AX3 ]
值 0 0 8000 0 1 2 1 2 0 1 1 2
数据说明 总线地址12 的报文类型 总线地址10 的报文类型 总线地址12 的功能选项：模拟主轴 双极性模拟量（出厂设定） 单极性模拟量（使能 & 方向） 单极性模拟量（+使能 & -使能） 给定值模块号 给定值号信号端口 给定值输出类型 编码器数量 编码器模块号 编码器信号端口号
说明
P 电源正 M 电源地
A *A 空 B *B 空
引脚
9 10 11 12 13 14 15
说明
P 电源正 R
M 电源地 *R 空 空 空
6)伺服主轴的电气控制原理图
2.数控机床主轴控制的相关PLC 1)配置主轴
2) 主轴使能控制
4）主轴点动
3.数控机床主轴的相关参数 1）与变频主轴相关机床数据的设定
主轴驱动装置，有普通变频器和闭环主轴驱动装置等， 普通变频器的生产厂家很多，目前市场上流行的有德国西门 子公司、日本三肯、安川等。闭环主轴驱动装置一般由各数控 公司自行研制并生产，如西门子公司的611系列，日本发那克 公司的α系列等。
1.2变频主轴的电气控制原理
1)变频器的电气控制原理图
2)MM420 变频器电源及电机强电接线端子排列如下图所示：
30120 CTRLOUT_NR[ 0,AX3 ]
30130 CTRLOUT_TYPE[0]
30200 NUM_ENCS
30220 ENC_MODULE_NR[ 0,AX3 ]
数控机床主轴系统工作原理
数控机床主轴系统工作原理数控机床主轴系统是数控机床的核心部件之一，其工作原理是整个数控加工过程中的关键环节。
主轴系统的工作原理涉及到机床主轴的转动、传动方式、速度调节、加工精度控制等多个方面。
下面将详细介绍数控机床主轴系统的工作原理。
一、主轴的转动方式数控机床主轴一般采用电机驱动，其转动方式主要包括直流电机驱动、交流电机驱动和伺服电机驱动。
直流电机驱动主轴工作原理是通过直流电机产生磁场，通过电磁感应产生转矩来驱动主轴转动；交流电机驱动主轴则通过变频器调节电机的频率和电流，控制电机的转速，从而驱动主轴转动；伺服电机驱动主轴则是通过对电机进行闭环控制，实现高精度、高速度的转动。
二、主轴传动方式主轴传动方式主要包括皮带传动、齿轮传动和直联传动。
皮带传动简单、便于调节，但传动效率较低；齿轮传动传动效率高，但噪音大；直联传动是直接将电机轴与主轴连接，传动效率高，但需要考虑刚性和平衡性。
三、主轴速度调节数控机床主轴的速度调节是通过电机的转速和传动方式来实现的。
对于直流电机和交流电机，可以通过调节电机的输入电流和频率来控制转速；而对于伺服电机，则可以通过伺服控制系统实现对主轴速度的精确控制。
四、加工精度控制在数控机床主轴系统中，加工精度的控制是至关重要的。
主轴系统的动态特性、转动平稳性及轴向和径向刚度等参数都会直接影响到加工的精度。
在主轴系统设计中，需要考虑轴承选型、润滑方式、主轴动平衡、温升控制等因素，以确保加工精度的稳定性和精度。
五、主轴保护系统为了确保主轴系统的安全运行，常常需要配置主轴保护系统，例如过载保护、温升保护、振动监测等。
这些保护系统可以及时发现主轴系统的异常情况，并采取相应的保护措施，以避免主轴系统受损或加工质量受影响。
数控机床主轴系统的工作原理涉及到电机驱动、传动方式、速度调节、加工精度控制和保护系统等多个方面。
在数控加工中，主轴系统的稳定性和精度将直接影响到加工质量和效率，因此对主轴系统的设计和调试需要十分重视。
数控机床模拟主轴控制系统设计与分析
我国 的机械制 造水平 。因此 ，对现 有 的老 旧机床进
行技 术 更新和 改造 势在 必 行 。本 文针 对这 种需 要 ，
介绍 了数 控机床模拟主轴 电气控 制系统的设计方法 ，
并 给 出了设 计实例 。
１ 主轴控制类 ；对 于最
在机 械制造 领域所 占的 比重还很 大 ， 而直 接影 响 从
主轴 驱动 器 （ 一般 采用变 频器 ）等硬件设 备选 配好
的基 础上 进行 ，在设计 时应 处理 好 以下 几方面 的问
题：
２１主轴速度信号的处理 ．
ＮＣ （ 数控 装置 ） 执行来 自控 制面板 或者零 件 在
加工程 序 中的主 轴运 行指令 （ Ｍ０ １０ ） ， 如 ３Ｓ ０ ０ 时 先 将主 轴运 行指令 进行编 译 、运 算和 逻辑处 理后从 数 控装置 的主轴 驱动 接 口输 出主轴 速度信 号作为变 频 器 的模 拟给 定； 轴速 度信号 大小一 般为 ０ ０ 主 ～１ Ｖ的
常见 的车 床 和铣床 ，前者进 行车削 加工 时利用 机床
主 轴驱动 被加 工工件 旋转 ；而后者 进行 铣削加 工则
在 设计 时应充分 考虑数 控机床 工作环 境 中存 在
正转指令 反转指 令
Ｉ
主 捕 警 油
变器源 频 电
＼＼ Ｉ
２ Ｚ 《 １ ． ０
是 由机床 主轴驱动 切削工件 旋转 。 电气控制 而言 ， 就 数 控机 床主 轴 的控 制其 实质 是对 主 轴 电机 的控 制 。 在 大多数情 况下 ，数控机 床主 轴 只需要做 速度 检测
主轴 同轴 安装 或采 用 １ 同步传 动安 装方 式 ，使其 ：１
公 司生产 的 Ｓ ０ ５Ｇ５ Ａ一 Ｖ ５ Ｉ Ａ ４三相 变频 器用 于主 轴控
数控机床主轴控制
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数控机床主轴控制
P922=0 主轴信号的PROFIBUS 报文类型 P890=4 编码器信号源来自X472 接口 P915[8]=50103 总线给定值配置：模拟输出送到X441 的端子75.A 和15 P915[9]=50107 总线给定值配置：数字输出送到X453 的端子Q0.A 和Q1.A 注意：参数的索引号[8]、[9]需要用鼠标右键激活显示滤波器：
36200 AX_VELO_LIMIT[0]...[5]
35110 35130
GEAR_STEP_MAX_VELO[0]...[5]
GEAR_STEP_MAX_VELO_LIMI T[0]...[5]
数据说明 编码器类型
实际值TTL 编码器每转脉冲数 最大轴速度 点动方式快速速度 额定输出值（%）* 实际值额定电机转速(对应模拟电压)* 速度监控的门限值
CTRLOUT_MODULE_NR[ 0,AX3 ] CTRLOUT_NR[ 0,AX3 ] CTRLOUT_TYPE[0] NUM_ENCS ENC_MODULE_NR[ 0,AX3 ] ENC_INPUT_NR[ 0, AX3 ]
值 0 0 8000 0 1 2 1 2 0 1 1 2
数据说明 总线地址12 的报文类型 总线地址10 的报文类型 总线地址12 的功能选项：模拟主轴 双极性模拟量（出厂设定） 单极性模拟量（使能 & 方向） 单极性模拟量（+使能 & -使能） 给定值模块号 给定值号信号端口 给定值输出类型 编码器数量 编码器模块号 编码器信号端口号
数控机床主轴系统工作原理
数控机床主轴系统工作原理数控机床主轴系统是数控机床的核心部件之一，它承担着驱动、传动和加工的重要功能。
主轴系统的工作原理涉及到多种技术和原理，包括机械传动、电气控制、传感器反馈等多方面的知识。
下面将详细介绍数控机床主轴系统的工作原理。
一、数控机床主轴系统的构成数控机床主轴系统通常包括主轴、主轴驱动装置、主轴轴承、主轴传动装置、主轴控制装置等部件。
主轴是数控机床进行加工的核心部件，主要承担着旋转刀具或工件在加工过程中的旋转动力传递和定位。
主轴驱动装置通常由电机、变速箱或变频器、联轴器等组成，用于提供主轴驱动所需要的动力和转速范围。
主轴轴承则负责支撑和定位主轴，承受加工过程中所产生的轴向和径向载荷。
主轴传动装置包括传动皮带、齿轮、传动轴等，用于将电机提供的动力传递给主轴。
主轴控制装置主要包括主轴的运行状态监测、转速控制、温度控制等功能。
二、数控机床主轴系统的工作原理1. 主轴的运行状态控制主轴的运行状态通常包括启动、停止、加速、减速、定速等几种状态。
数控机床的主轴系统通过控制电机的开关和转速，实现主轴的启动、停止和转速调节。
通过电气控制系统，可以实现对主轴启动和停止的控制，同时可以通过变频器实现对主轴转速的调节。
2. 主轴传动系统主轴传动系统通常采用齿轮传动、带传动或直接联轴的形式。
在齿轮传动系统中，通过齿轮的组合来实现主轴的转速变换；在带传动系统中，通过皮带的松紧程度来调节主轴的转速；在直接联轴系统中，主轴直接与电机通过联轴器连接，实现直接驱动。
3. 主轴轴承系统主轴轴承系统的设计对主轴的稳定性和精度有着重要的影响。
主轴轴承通常采用滚动轴承或滑动轴承，具有高刚性、高转速和高精度的特点。
为了保证主轴在工作过程中的稳定性和耐磨性，通常会对主轴轴承进行润滑和冷却。
4. 主轴的位置控制在数控机床加工过程中，对于主轴的位置控制至关重要。
通过编程、传感器反馈等方式，可以实现对主轴位置的准确定位和控制。
传感器可以用来检测主轴的转速、角度等参数，并将这些参数反馈给数控系统，从而实现对主轴位置的实时监控和控制。
数控机床主轴控制
5.2.2、直流主轴驱动控制系统
1调磁调速回路 图5-13的上半部分为励磁控制回路，由于主轴电动 机功率通常较大，且要求恒功率调速范围尽可能大， 因此，一般采用他励电动机，励磁绕组与电枢绕组 相互独立，并由单独的可调直流电源供电。 2调压调速回路 图5-13中的下部分为调压调速回路，类似于直流进给 伺服系统，它也是由速度环和电流环构成的双闭环速 度控制系统，通过控制直流主轴电动机的电枢电压实 现变速。
5.1.2主轴变速方式
图5.-2 数控机床主传动的四种配置方式 a)齿轮变速 b)带传动c)两个电动机分别驱动d)内装电动机主轴传动结构
5.1.2主轴变速方式
(1)带有变速齿轮的主传动（见图5-2a） 这是大 中型数控机床较常采用的配置方式，通过少数几对 齿轮传动，扩大变速范围。 由于电动机在额定转速以上的恒功率调速范围 为2～5，当需扩大这个调速范围时常用变速齿轮的 办法来扩大调整范围，滑移齿轮的移位大都采用液 压拨叉或直接由液压缸带动齿轮来实现。
定子绕组
鼠笼型异步电动机
鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图
三相异步电动机的基本工作原理 1、电生磁：三相对称绕组通
往三相对称电流产生圆形旋转 磁场。
n1
V2
W1
2、磁生电：旋转磁场切割
5.1.2主轴变速方式
图5-1. 主轴 功率 转矩 特性
5.1.2主轴变速方式
2、分段无级变速
数控机床在实际生产中，并不需要在整个变 速范围内均为恒功率。一般要求在中、高速段为恒 功率传动，在低速段为恒转矩传动。 为了确保数控机床主轴低速时有较大的转矩和 主轴的变速范围尽可能大，有的数控机床在交流或 直流电动机无极变速的基本上配以齿轮变速，使之 成为分段无级变速，如图5.-2a、b所示。
数控机床主轴控制系统的设计
加丁 程 序 等
ＣＮ Ｃ
输 出 。主轴驱动 采 用 １ Ｗ 伺 服 控 制 器 驱 动 １ １ｋ １
ｋ 电机 。 Ｗ
眦 ＋
机床 输 出至 眦 ｆ 切换 机 械 齿轮 ） 输ｆ至眦 ｆ ｛ （ 于梯 形 髓） 用
中图分类号 ：
文献标 识码 ： Ａ
Ｔｈｅ Ｄｅ ｉｎ ｏ ｐ ｎ ｌ ｎ ｒ ｌｉ ｇ Ｓ ｓｅ ｆＮ Ｃ ａ ｈ ｎ ｏ ｓｇ ｆＳ ｉ ｄ ｅ Ｃｏ ｔ ｏｌｎ ｙ ｔ ｍ ｏ Ｍ ｃ ｉ ｅ Ｔｏ ｌ
ＺＨＵ ｎ —ａ Ｈｏ ｇ ｆｎｇ
（ｉ ｇｉｎ ｕｔ ｏ ｔｃｎｃＣ ｌ ｇ ，ｉ ｇｉ ａｃ ａｇ ３０ ９Ｐ Ｃ Ｊ ｎｘ Ｉｄ ｓ ｙＰｌ ｅｈ ｉ ｏ ｅｅＪ ｎｘ Ｎ ｎｈ ｎ ０ ３ Ｒ ） ａ ｒ ｙ ｌ ａ ３
大 的力矩 输 出 ， 向甚 至 分度 进 给 的功 能 。数 控 定
数控机床通过主轴的回转与进给轴的进给实现刀 具与工件的相对切削运动。
收稿 日期 ：０ ８— ３—１ 修订 日期 ： ０ ０ ２ ０ ０ ７； ２ ８— ５—１ ０ ２ 作者简介 ： 祝红芳（ ９９～） 女 ， １５ ， 江西铅 山人 ， 本科 ， 副教授 ， 主要从事 Ｐ Ｃ及其在数控机床中的应用的教学工作。 Ｌ
驱动需 要丝 杠或 其 它直 线运 动装 置 作 往 复运 动 。
行恒转矩调速和 １： ０的恒功率调速 ； １ 要求主传 动有 四象 限 的驱 动 能力 ； 了满 足螺纹 车削 ， 为 要求
主轴 能与进 给实行 同步 控制 。 本 设计 采用 专 用变 频 电动 机 配通 用 变 频 器 ， 具 有无 转子 位置 反馈 矢 量 控 制 ， 速 时可 以有 较 低
数控车床主轴系统应用及维修毕业论文
毕业论文题目数控车床主轴系统应用及维修专业数控加工与维护工程班级学生指导教师西安工业大学函授部二0 0 九年摘要目前国内外数控车床的现状、发展动态和发展方向及其在现代工业中的重要作用，根据设计的实际需要，对车床主轴箱开展研究，就用于实际工程的有关理论和实现原理进行了阐述，并进行了主轴箱及液压卡盘的三维设计以及优化设计。
研究过程主要分为静力分析和优化设计两个阶段，分析，得到主轴箱的静态应力和应变，并对主轴箱体和主轴的结构进行了优化设计。
、数控机床的主轴控制系统，它是利用数字化的信息对机床运动及工作过程进行控制的一种方法。
这种方法主用于组合机床以及生产线上的专用机床用数控技术实施加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床称为数控(NC)机床。
要实现对机床的控制，需要用几何信息描述刀具和工件间的相对运动以及用工艺信息来描述机床加工必须具备的一些工艺参数。
目前，在机械加工企业中，有许多旧式普通机床，为了机床适应小批量、多品种、复杂零件的加工，充分利用普通机床，就需要对普通机床进行机电一体化改造。
通常改造法有几种：一种方法是以微机作为控制元件(主要是单片机)，通过对机床的进给系统进行改造，采用步进电动机开控制系统；第二种方法是以可编程控制器(简称PLC)作为控元件，替代机床继电器连接触器组成的电气控制部分，是为了提高机床电气控制系统的可靠性，这种方法主用于组合机床以及生产线上的专用机床；第三种方法采用的数控设备来控制机床的伺服进给系统，其伺服进给为步进电机开环控制系统。
这几种控制方法各有特点：机构成的控制系统不但能控制机床的运动轨迹，也可以机床的机械结构，但是其接口设计复杂，可靠性低，而PLC成的控制系统接口简单，可靠性高，但不能控制机床的轨迹，对机床的机械结构部分没有改变。
虽然采用专用的设备不但能简化机床的机械结构，而且能控制机床的运轨迹，但专用数控设备价格高，不适应经济性数控机床。
近几年随着微电子技术、计算机技术、集成技术以及自动控制技术的发展，PLC的功能越来越强大，功能模块越来越多，可以在小型机上实现大型机的功能。
数控机床工作原理简述
数控机床工作原理简述
数控机床工作原理主要包括控制系统、执行系统和输入输出系统。
控制系统是数控机床的大脑，它负责接收用户输入的加工程序，并将其转换为机床能够理解和执行的指令。
控制系统通常由电脑、数控器和伺服系统等组成。
用户可通过电脑编写加工程序，并将其传输到数控机床的数控器上。
数控器解析程序指令，并生成相应的控制信号发送给伺服系统。
执行系统是控制系统传送过来的信号在机床上的具体执行部件。
主要包括主轴驱动、进给驱动和各种控制继电器等。
主轴驱动负责控制主轴的转速，进给驱动负责控制工件和刀具的进给速度。
控制继电器负责控制各种执行部件的开关状态，如刀具的进给和返回、工作台的移动等。
输入输出系统负责将机床的工作状态反馈给控制系统，并接收外部输入的指令。
通常包括编码器、传感器和人机界面等。
编码器用于检测机床的位置和运动状态，传感器用于测量加工过程中的工件尺寸和刀具状态等。
人机界面提供给操作员可视化的界面，方便其监控和控制机床的运行。
总结起来，数控机床工作原理是通过控制系统接收和解析加工程序指令，将其转化为控制信号发送给执行系统，由执行系统控制机床上各个部件的运动和状态，同时将机床的工作状态反馈给控制系统和操作员。
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数控机床对主轴的要求
有较宽的调速范围 能进行无极调速 要求主轴恒功率范围宽 要求主轴在正.反转动时均可进行自动加减速 控制 主轴具有高精度的准停控制 在车削中心上具有旋转进给轴（C轴）的控制 功能
华中数控实验台主轴系统实物图
华中数控实验台连线图
MOV_0430.mp4
FANUC主轴系统实物图
交流380V FR-S520SE
JA40
（ES:5 SVC:7) 三相异步电动机
NC
FANUC三菱变频主轴连线图
QF1,QF4闭合，线圈KM3得电，KM3闭 合，变频器得电。
KA3，KA4用于电机 的正反转。
编码器一般实验台没 有，工厂中一般都应 用。
FANUC交流主轴驱动系统电路图
西门子802C主轴连线图
直流主轴传动
三相异步电动机
主轴以恒功率调速为主
交流主轴伺服系统
什么是恒功率调速？
1、什么是恒功率调速，恒功率调速的特征如下： 1）机械调速，是恒功率调速； 2）机械调速时，通过改变传动比，改变负载的速 度，而电机的额定转矩、额定速度不变； 3）机械调速时，电机的额定转矩、额定速度不变， 即电机的额定功率不变，所以称为恒功率调速； 4）恒功率调速时，负载可以获得成千成百倍的力 矩或动力
组长总结工作
谢谢观赏
主轴系统
数控装置
变频器
主轴电动机 （带传动、齿轮传动）
主轴机械传动装置
编码器
变频器： 1变频器是交流电气传动系统的一种，是将交流工频电源转 换成电压、频率可变的适合交流电机调速的电力电子变换装置。
2控制对象是三相交流异步电机和三相交流同步电机。
3按主电路工作方式分类，可分为电压型和电流型。
4按工作原理分，可分为V/F控制变频器，转差频率控制变频 器和矢量容是数控机床的主轴系统，也是现在当下 最常见的三大品牌。FANUC、华中、西门子。我们最先做的 是FANUC的变频器。日立三菱变频器。相对来说，这周的实 训比上周轻松些。但我们也必须认真对待。变频器有许多接 口。对应的有不同的作用。所以我们必须对照图纸拟和查阅 资料来接线。FANUC交流主轴驱动系统相对来说比较难一点。 通过询问老师和之前做过的同学我们也克服了很多的难题。 另外，记录数据时，不同频率的变频器，主轴的转速和电压 也会有不同的地方。必须通过测量多组数据来验证。由于西 门子条件的限制，并没有实物、因此只能通过查阅资料来完 成。通过对CAD的绘图，也能了解到大概的内容。
变频器原理
变频器是将恒压恒频的交流电转变成变压变频的交流电的装置， 以满足交流电动机变频调速的需要。 变频器按结构分：交-直-交和交-交变频器，即间接变频变频 器和直接变压变频器。 交-交变频器输入功率因数低，谐波含量大，频谱复杂，最高 输出频率不超过电网频率的一半。 交-直-交变频器先将工频交流电整流变换成直流电，通过逆变 器将直流电变换成可控的频率和交流电压，由于有中间直流环 节，所以又称间接变压变频器。 交-直-交应用广泛，通常使用 的都是交-直-交变频器
项目三
数控机床主轴控制系统 知识汇报
三组
罗忠义
宋旭
杨玉兵 田巧丽
内容
主轴系统的认识及简介 华中数控实验台 FANUC 西门子802C
主轴伺服系统
数控机床的主轴驱动系统也叫主传动系统,是完成主 运动的动力装置部分。主轴驱动系统通过该传动机构转 变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度,配 合进给运动,加工出理想的零件。它是零件加工的成型运 动之一,它的精度对零件的加工精度有较大的影响。机床 的主轴驱动和进给驱动有较大的差别，机床主轴的工作 运动通常是旋转运动，不像进给驱动需要丝杆或者其他 直线运动装置作往复运动，数控机床通过主轴的回转与 进给实现刀具与工件的相对切削运动。为了满足螺纹车 削，要求主轴能与进给实行同步控制 。