主轴驱动系统和主轴电机发展趋势分解

不同类型的主轴系统的特点和使 用范围
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专用变频电动机配通用变频器 一般采用有反馈矢量控制，低速甚至零速时都可以有较大的 力矩输出，有些还具有定向甚至分度进给的功能，是非常有 竞争力的产品。提供通用变频器的厂家以国外公司为主，如： 西门子、安川、富士、三菱、日立等。中档数控机床主要采 用这种方案，主轴传动两挡变速甚至仅一挡即可实现转速在 100—200r/min左右时车、铣的重力切削。
常用的主轴驱动系统介绍
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FANUC（法那科）公司主轴驱动系统 从80年代开始，该公司已使用了交流主轴驱动系统，直流驱 动系统已被交流驱动系统所取代。目前三个系列交流主轴电 动机为：S系列电动机，额定输出功率范围1.5～37KW；H 系列电动机，额定输出功率范围1.5～22KW；P系列电动机， 额定输出功率范围3.7～37KW。该公司交流主轴驱动系统的 特点为：①采用为处理器控制技术，进行矢量计算，从而实 现最佳控制。②主回路采用晶体管PWM逆变器，使电动机 电流非常接近正弦波性。③具有主轴定向控制、数字和模拟 输入接口等功能。
三菱电机CNC简介.Flv
不同类型的主轴系统的特点和使 用范围
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伺服主轴驱动系统 伺服主轴驱动系统具有响应快、速度高、过载能力强的特点，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。
主轴驱动系统的发展趋势
70-80
80初
目前
直流驱动系统
良好的调速性能 输出力矩大 过载能力强 精度高 控制原理简单 易于调整
推出了交流驱 动系统，标志 着新一代驱动 系统的开始
性能超过直流 交流主轴驱动 系统正在逐步 取代直流系统
交流主轴驱动系统
Title
感应电机交流主轴驱动系统 （如笼型电动机或异步电动机）
常用的主轴驱动系统介绍
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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。
不同类型的主轴系统的特点和使 用范围
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电主轴 电主轴是主轴电动机的一种结构形式，驱动器可以是变频器或主轴 伺服，也可以不要驱动器。电主轴由于电机和主轴合二为一，没有 传动机构，因此，大大简化了主轴的结构，并且提高了主轴的精度， 但是抗冲击能力较弱，而且功率还不能做得太大，一般在10KW以 下。由于结构上的优势，电主轴主要向高速方向发展，一般在 10000r/min以上。目前安装电主轴的机床主要用于精加工和高速 加工 .
现代机床主轴电机发展趋势
1、现代机床主轴发展趋势是逐渐由传统机床主轴向电主轴 过渡。 • 传统机床主轴是通过传动装置带动主轴旋转而工作的，电 主轴的主要特点是将电机置于主轴内部，通过驱动电源直 接驱动主轴进行工作，实现了电机、主轴的一体化功能。 • 与传统机床主轴相比，电主轴具有十分明显的优势。由于 主轴由内装式电机直接驱动，省去了皮带、齿轮、联轴节 等中间变速和传动装置，具有结构简单紧凑、效率高、噪 声低、振动小和精度高等特点。而且利用交流变频技术， 电主轴可以在额定转速范围内实现无级变速，以适应机床 工作时各种工况和负载变化的需要。
不同类型的主轴系统的特点和使 用范围
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普通笼型异步电动机配通用变频器 目前进口的通用变频器，除了具有U/f曲线调节，一般还具有无反 馈矢量控制功能，会对电动机的低速特性有所改善，配合两级齿轮 变速，基本上可以满足车床低速（100—200转/分钟）小加工余量 的加工，但同样受最高电动机速度的限制。这是目前经济型数控机 床比较常用的主轴驱动系统。
常用的主轴驱动系统介绍
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HITACHI（日立）公司系列变频器 HITACHI公司的主轴变频器应用于数控机床上通常有： L100系列通用型变频，额定输出功率范围为0.2KW-7.5KW， V/f 特性可选恒转矩/降转矩，可手动/自动提升转矩，载波频 率0.5HZ-16HZ连续可调。日立 SJ100系列变频器，是一种 矢量型变频，额定输出功率范围为0.2KW-7.5KW，载波频 率在0.5HZ-16HZ内连续可调 ，加减速过程中可分段改变加 减速时间 ，可内部/外部启动直流制动；日立 SJ200/300系 列变频器，额定输出功率范围为0.75KW-132KW，具有2台 电机同时无速度传感器矢量控制运行且电机常数在/离线自整 定。
常用的主轴驱动系统介绍
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HNC（华中数控）公司系列主轴驱动系统 HSV-20S是武汉华中数控股份有限公司推出的全数字交流主轴驱动 器。该驱动器结构紧凑、使用方便、可靠性高。采用的是最新专 用运动控制DSP、大规模现场可编程逻辑阵列（FPGA）和智能 化功率模块（IPM）等当今最新技术设计，具有025、050、075、 100多种型号规格，具有很宽的功率选择范围。用户可根据要求 选配不同型号驱动器和交流主轴电机，形成高可靠、高性能的交 流主轴驱动系统。
未完待续！！！！
3、具有4象限驱动能力
4、具有位置控制能力 5、具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪音低 6、良好的抗振性和热稳定性
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主轴驱动系统的发展趋势
主轴驱动系统包括主轴驱动器和主轴电动机。 数控机床主轴的无级调速则是由主轴驱动 器完成。主轴驱动系统分为直流驱动系统 和交流驱动系统，目前数控机床的主轴驱 动多采用交流主轴驱动系统即交流主轴电 动机配备变频器或主轴伺服驱动器控制的 方式 。
主轴驱动系统和主轴电机发展 趋势
P11机电五班第三学习小组
主轴驱动系统和主轴电机的发展 趋势
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主轴驱动系统概述 主轴驱动系统的发展趋势
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不同类型的主轴系统的特点和使用范围
现代机床主轴发展趋势
常用的主轴驱动系统介绍
主轴驱动系统概述
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主轴驱动系统介绍
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数控机床对主轴驱动系统的 要求
永磁交流主轴电机系统
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开关磁阻型主轴驱动系统
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不同类型的主轴系统的特点和使 用范围
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普通笼型异步电动机配齿轮变速箱 这是最经济的一种方法主轴配置方式，但只能实现有级调速， 由于电动机始终工作在额定转速下，经齿轮减速后，在主轴 低速下输出力矩大，重切削能力强，非常适合粗加工和半精 加工的要求。如果加工产品比较单一，对主轴转速没有太高 的要求，配置在数控机床上也能起到很好的效果；它的缺点 是噪音比较大，由于电机工作在工频下，主轴转速范围不大， 不适合有色金属和需要频繁变换主轴速度的加工场合。
主轴驱动系统概述
主轴驱动系统也叫主传动系统，是在 系统中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。
数控机床对主轴驱动系统的要求
1、调速范围宽并实现无极调速 2、恒功率范围要宽
日本发那科公司-Flv
常用的主轴驱动系统介绍
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SIEMENS（西门子）公司主轴驱动系统 SIEMENS公司生产的直流主轴电动机有1GG5、1GF5、1GL5和 1GH5四个系列，与这四个系列电动机配套的6RA24、6RA27系 列驱动装置采用晶闸管控制。80年代初期，该公司又推出了 1PH5和1PH6两个系列的交流主轴电动机，功率范围为3～ 100KW。驱动装置为6SC650系列交流主轴驱动装置或6SC611A （SIMODRIVE 611A）主轴驱动模块，主回路采用晶体管SPWM 变频器控制的方式，具有能量再生制动功能。另外，采用为处理 器80186可进行闭环转速、转矩控制及磁场计算，从而完成矢量 控制。同过选件实现C轴进给控制，在不需要CNC的帮助下，实 现主轴的定位控制。 西门子电机新产品1LE1.flv
不同类型的主轴系统的特点和使 用范围
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普通笼型异步电动机配简易型变频器 可以实现主轴的无级调速，主轴电动机只有工作在约500转/分钟 以上才能有比较满意的力矩输出，否则，特别是车床很容易出现 堵转的情况，一般会采用两挡齿轮或皮带变速，但主轴仍然只能 工作在中高速范围，另外因为受到普通电动机最高转速的限制， 主轴的转速范围受到较大的限制。这种方案适用于需要无级调速 但对低速和高速都不要求的场合，例如数控钻铣床。国内生产的 简易型变频器较多。