交流主轴驱动装置的组成
电主轴的工作原理
电主轴的工作原理电主轴是机床上的一种重要装置，用于加工工件时进行高速旋转，通常被用于车床、铣床、钻床等机床中。
电主轴可以提高工作效率和加工精度，是现代机械制造中不可或缺的一部分。
本文将从电主轴的工作原理、构成和性能几个方面来详细介绍电主轴的相关知识。
一、工作原理电主轴的工作原理基于电机的旋转运动，利用电机的动力来带动机床上的刀具进行高速旋转。
电主轴的构成主要由电机、轴承、主轴壳体、冷却系统以及传动系统组成。
电机作为电主轴的动力源，通常采用直流电机或交流电机，其带动主轴壳体与主轴进行旋转。
轴承作为主轴的支撑装置，能够承受主轴的径向和轴向负载，使得主轴在高速旋转时不会发生轴承摩擦、振动等毛病。
主轴壳体是电主轴的主要部分之一，可以起到固定轴承、保护主轴和机床的作用。
主轴壳体的材质通常使用优质铸铁或铸钢、铝合金等。
冷却系统主要用来降低电主轴温度，主要包括内冷却和外冷却。
冷却水能在高速旋转时有效的降低电主轴的温度，提高机床的生产效率。
传动系统是电主轴运转的重要部分之一，通常由齿轮传动、同步传动、传动带传动等几种。
齿轮传动是一种传动方式，其结构简单、可靠性高、传动精度高，因此在数控机床中最常用。
同步传动是电主轴开发较晚的传动方式，优点是转矩大、效率高、振动小，但同时成本也高；传动带传动则是将电主轴带转附加在主动装置（如变速器）上，结构简单、精度较高。
二、电主轴的构成电主轴主要由电机、轴承、主轴壳体、传动装置、冷却系统、电气控制系统等几部分组成，其中电机是电主轴的最核心部分，它利用电能将机床切削刀具旋转起来。
电机通常使用交流电机或直流电机。
其中交流电机由于功率较小，多用于中小型加工机床的电主轴上；而直流电机由于功率较大、可调速范围广，通常用于大型加工机床上。
轴承是电主轴的支撑部分，它承受主轴的重量和旋转产生的离心力，是保证电主轴稳定运转的重要部分。
轴承的动力性能与材料决定了电主轴的运转速度和加工精度。
为保证电主轴低温低振动的运转状态，轴承数量通常有两个以上。
《数控机床故障诊断与维护》课程标准
《数控机床故障诊断与维护》课程标准课程代码：学时：64 学分：4一、课程的地位与任务《数控机床故障诊断与维护》是一门专业课程，先修课程有机械制造、气动液压、电控及PLC 技术应用等。
本课程是机电技术的综合应用，对学习机、电技术综合能力的培养有明显的促进作用。
同时也是数控的一门专业主干核心课程，具有实践性强、应用面广的特点。
通过《数控机床故障诊断与维护》的教学，使学生能够获得数控机床的基本理论和基本知识，初步掌握数控机床故障诊断与维护的基本思路、基本方法和基本原则，具有分析并排除数控机床常见故障的能力。
为今后学习后续课程和从事相关工作打下扎实的基础。
二、课程的主要内容和学时分配1.课程的主要内容第一章数控机床维修与维护基础第一节数控机床概述(1)数控机床的产生背景(2)数控机床的基本概念(3)数控机床的组成(4)数控机床的工作过程(5)数控机床的种类(6)数控机床的常用数控系统简介第二节数控机床的故障维修基础(1)数控机床的故障定义(2)数控机床常见故障的特点与规律(3)数控机床常见故障的种类(4)数控机床发生故障时的诊断方法第三节数控机床的日常维修维护与保养(1)数控机床日常维修维护工作的内容(2)数控机床机体的维护与保养(3)数控机床电气控制系统的日常维护(4)数控机床维修人员应具备的基本要求(5)数控机床的维修维护的技术资料(6)数控机床故障诊断与维护常用仪器仪表及工具第四节FANUCOi系统数控机床基本操作(1)数控机床面板介绍(2)数控机床的基本操作(3)手动进给操作第二章数控系统硬件故障诊断与维护第一节数控系统硬件概述第二节数控系统硬件的更换方法第三节数控系统硬件故障的诊断方法第四节数控机床的抗干扰措施第三章数控系统软件故障诊断与维护第一节数控系统软件的组成第二节数控系统的参数设置第三节数控系统的参数备份与恢复第四节数控系统软件故障的诊断与处理方法第四章数控机床PLC故障诊断与维护第一节数控机床PLC基础(1)数控机床中PMC的用途(2)数控机床用PLC种类(3)数控机床PLC梯形图程序(4)数控机床PLC梯形图符号第二节数控机床用PLC的操作(1)FANUCOi数控系统的PMC调试功能(2)PMC的基本操作(3)PMC编程实例第三节数控系统PMC故障诊断(1)数控系统PMC的故障类型及原因(2)通过PMC进行故障诊断的方法(3)数控机床PMC控制功能程序分析(4)典型PLC故障的分析与诊断流程第五章数控机床进给伺服系统故障诊断与维护第一节进给伺服系统的概述(1)进给伺服系统的组成(2)数控机床对进给伺服驱动系统的要求(3)进给伺服驱动系统的分类第二节步进电动机伺服系统及工作原理(1)步进进给伺服驱动系统(2)步进电动机进给伺服驱动系统的工作原理(3)步进电动机驱动系统的常见故障与维修第三节交流伺服进给驱动装置的组成及工作原理(1)交流进给伺服系统的特点(2)模拟式交流伺服控制原理(3)数字交流伺服系统控制原理(4)交流伺服系统的维护与调整第四节位置检测装置的组成及工作原理(1)位置检测装置的要求(2)位置检测方式分类(3)位置检测元件及其维护(4)位置检测故障的诊断第六章主轴驱动系统故障诊断与维护第一节数控机床主轴驱动系统基本知识(1)数控机床对主轴传动的要求(2)主轴系统分类及特点(3)主轴伺服系统故障的形式及诊断第二节交流主轴伺服系统概述(1)交流主轴伺服系统的特点(2)交流主轴调速原理(3)交流数字式主轴伺服系统（4）交流模拟式主轴伺服系统第三节交流主轴驱动系统故障诊断与维修（1）交流数字式主轴伺服系统故障的诊断与排除（2）交流模拟式主轴伺服系统故障的诊断与排除（3）主轴伺服系统故障实例及分析第七章数控机床机械结构故障诊断与维护第一节数控机床精度的检验第二节主传动机械结构的维护与维修第三节进给系统机械传动结构的维修第四节换刀装置的维护与故障诊断第五节其它辅助故障诊断与维护2.学时分配本课程在教学过程中，强调基础理论和基本概念的掌握，同时注重学生的实际动手操作，要求能把基础理论应用于实践中，让学生具备处理和排除数控机床基本故障的能力。
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：
主轴工作原理
主轴工作原理
主轴工作原理指的是机械主轴在加工过程中的运转方式和工作原理。
通常情况下，主轴由电机驱动，通过传动装置将电机的旋转转矩传递给刀具或工件，实现机械加工的目的。
主轴的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 电机传动：主轴通常由一台电机驱动，电机的旋转转矩通过传动装置（如齿轮、皮带等）传递给主轴。
电机的选型需要根据加工需求和主轴的负载情况来确定。
2. 主轴转速调节：主轴的转速通常需要根据不同的加工需求进行调节。
通过电机的调速装置，可以改变电机的转速，从而改变主轴的转速。
不同材料和工件形状的加工通常需要不同的转速。
3. 刀具/工件夹持：主轴上需要安装刀具或夹持工件，刀具通常用于切削或切割材料，而工件则是待加工的物体。
刀具和工件的夹持方式有很多种，例如刀柄与主轴用柔性杆夹持、工件用夹具夹紧等。
4. 旋转运动：当电机启动后，主轴开始进行旋转运动。
通过电机和传动装置的配合，主轴可以以一定的转速和转矩运转，以满足加工的需求。
总之，主轴的工作原理是由电机提供动力，通过传动装置传递给刀具或工件，从而实现加工过程中的旋转运动。
不同的加工
需求会对主轴的转速、负载等工作参数提出不同的要求，因此需要选择合适的电机和传动装置，以及适当的刀具与工件夹持方式。
电主轴结构
电主轴结构
电主轴结构是电机的核心部分，是电机运行及传动性能的重要组成部分。
电主轴结构包括两个基本部分：一是内部的内芯，二是外部的壳体。
内芯通常由钢材制成，它是电机中电磁感应特性强的核心部件，其中包含有特殊的绕组，能够将电能转换成机械能。
外壳就是容纳内芯的外壳，外壳包括机壳、绝缘层和触发器。
内芯穿出机壳外，两侧支撑独立绝缘层，上面支撑启动器装置，它们可以控制启动和停止电机，从而控制电机的传动性能。
内芯由轴中央的绕线片、轴芯、启动片、空载转子构成。
绕线片是核心组成部件，它将电能转换成机械能。
轴芯的作用是连接绕线片和轴承，启动片的作用是控制电机的启动和停止，从而控制电机的传动性能。
空载转子的作用是调节电流，确保电机的平衡运行。
在电机的外壳中，还安装有波纹管、电缆、接线端子等部件，电缆是将电机连接电源的桥梁，波纹管能够对电机进行润滑，接线端子用来接收导线，方便对电机进行驱动控制。
总之，电主轴结构是电机运动特性及传动性能的核心部分，考虑到电机的使用要求，电机的支承、散热、润滑、控制等多方面的要求，电主轴的设计既要考虑质量和效率，也要考虑精度和可靠性。
数控技术知识点总结归纳
欢迎阅读数控技术一填空：40分共50个空（答40个空及以上可得40分）二简答：40分三小计算：20分(一个插补题一个小计算题)第一章1．机电一体化技术是微电子技术和计算机技术向机械工业渗透的过程中逐渐形成并发展起来的一门多学科领域交叉的新型综合性学科，它是机械工业的发展方向。
数控技术是机电一体化技术中的核心技术，机电一体化技术的另外一个重要1.什么是机床数控技术?机床数控技术由哪几部分组成?（数控技术是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。
用数控技术实现加工控制的机床称为数控机床。
数控机床由程序载体，数控装置，伺服驱动装置，机床主体和其他辅助装置组成。
）2.数控加工有哪些主要特点?（1.加工精度高，质量稳定2.适合复杂零件加工3.生产效率高4.对产品改型设计的适应性强5.有利于制造技术向综合自动化方向发展6.监控功能强，具有故障诊断的能力7.减轻工人劳动强度，改善劳动条件）3.什么是开环控制、闭环控制、半闭环控制?（记住这是数控机床按伺服系统控制方式分类）4.什么是点位控制、直线控制和轮廓控制?它们的主要特点与区别是什么?（这是数控机床按照运动轨迹分类。
特点区别见P6）5.简述数控系统的组成及各部分的主要功能。
（CNC系统由数控程序、输入装置、输出装置、计算机数控装置、可编程逻辑控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成）6.数控技术的发展趋势是什么?（1.高速，高精度化2.开放式3.智能化4.复合化5.高可靠性6.多种插补功能7.人机界面的友好）7.简述在数控机床上加工零件的全过程。
（见图P1图1-1）(1)Z坐标的运动：由传递切削动力的主轴所规定；(2)X坐标的运动：是水平的，平行于工件的装夹面，是在刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。
(3)Y坐标的运动：＋Y的运动方向，根据X和Z坐标的运动方向，按右手直角笛卡儿坐标系确定。
(4)旋转运动A、B和C：正向的A、B和C相应地表示在X、Y和Z坐标正方向上按照右旋螺旋前进的方向。
简述交流主轴驱动系统的特点
1、简述交流伺服主轴驱动系统？交流伺服主轴驱动系统通常采用感应电动机作为驱动电机，由伺服驱动器实施控制，有速度开环或闭环控制方式。
也有采用永磁同步电动机作为驱动电机，由伺服驱动器实现速度环的矢量控制。
2、交流主轴驱动系统与直流主轴驱动系统相比有哪些特点？1）由于驱动系统必须采用微处理器和现代控制理论进行控制，因此其运行平稳、振动和噪声小。
2）驱动系统一般都具有再生制动功能，在制动时，即可将能量反馈回电网，起到节能的效果，又可以加快起制动速度。
3）特别是对于全数字式主轴驱动系统，驱动器可直接使用CNC的数字量输出信号进行控制，不要经过A/D转换，转速控制精度得到了提高。
4）与数字式交流伺服驱动一样，在数字式主轴驱动系统中，还可采用参数设定方法对系统进行静态调整与动态优化，系统设定灵活、调整准确。
5）由于交流主轴无换向器，主轴通常不需要进行维修。
6）主轴转速的提高不受换向器的限制，最高转速通常比直流主轴更高，可达到数万转。
3、主轴准停有哪三种实现方式？①机械准停控制：由带V型槽的定位盘和定位用的液压缸配合动作。
②磁性传感器的电器准停控制发磁体安装在主轴后端，磁传感器安装在主轴箱上，其安装位置决定了主轴的准停点。
③编码器型的准停控制通过主轴内置安装或在机床主轴上直接安装一个光电编码器来实现准停控制，准停角度可任意设定。
4、当主轴伺服系统发生故障时，通常有哪三种表现形式？1. CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息2. 是在主轴驱动装置上用报警灯或数码管显示主轴驱动装置的故障；3. 主轴工作不正常，但无任何报警信息。
5、什么是数控机床的开环控制、半闭环控制和闭环控制？1) 开环数控控制：其数控装置发出的指令信号是单向的，没有检测反馈装置对运动部件的实际位移量进行检测，不能进行运动误差的校正。
2) 半闭环数控机床这类机床的检测元件装在驱动电机或传动丝杠的端部，可间接测量执行部件的实际位置或位移。
这种系统的闭环环路内不包括机械传动环节，控制系统的调试十分方便，因此可以获得稳定的控制特性。
交流伺服电机驱动电路
交流伺服电机驱动电路在许多自动化系统和机械设备中，使用电动马达进行精确的位置控制是至关重要的。
交流伺服电机作为一种高性能电机，通常用于需要高精度位置控制和速度控制的应用中。
为了有效地驱动交流伺服电机，需使用专门设计的电路。
本文将介绍交流伺服电机驱动电路的基本原理和设计要点。
1. 交流伺服电机简介交流伺服电机是一种能够在宽范围内实现高精度位置和速度控制的电机。
它通常由电动机本体、编码器、控制器和驱动电路组成。
与普通交流电动机相比，交流伺服电机通常配备有更高分辨率的编码器，以便实现更精确的位置反馈。
2. 交流伺服电机驱动电路组成交流伺服电机驱动电路一般由以下几个主要组成部分构成：2.1 三相功率放大器交流伺服电机通常为三相电机，因此需要使用三相功率放大器来驱动。
功率放大器的作用是将控制信号转换为电流，通过电流驱动电机转子旋转。
2.2 位置反馈回路位置反馈回路通过编码器等装置获取电机当前位置信息，并将其反馈给控制器。
控制器可以根据位置反馈信息来调节电机的转速和位置，实现闭环控制。
2.3 控制器控制器是交流伺服系统的大脑，负责接收位置指令、位置反馈信息等，并根据反馈信息实时调节电机的输出信号，以实现精确的位置和速度控制。
2.4 电源模块电源模块为整个系统提供稳定的电源供应，并通过节能模式等功能来优化系统性能。
3. 交流伺服电机驱动电路设计要点3.1 电源系统设计在设计交流伺服电机驱动电路时，首先要考虑的是电源系统的设计。
电源系统需要提供稳定的电源输出，并能够应对电机启动、制动等瞬时大电流需求。
3.2 电流限制和过流保护在电机运行过程中可能会出现过载或短路等情况，因此需要设计电流限制和过流保护电路，以防止电机受损。
3.3 位置反馈系统设计位置反馈系统对于实现精确的位置控制至关重要。
设计时需选择高分辨率的编码器，并确保编码器与控制器之间的通信稳定可靠。
3.4 控制器设计控制器是整个系统的核心，需要具备强大的计算和响应能力。
电主轴的基本构成
电主轴的基本构成电主轴是电机中的一个重要组成部分，它承担着传递电机功率和旋转运动的功能。
电主轴的基本构成包括电机、轴承、驱动装置和传动装置。
电机是电主轴的核心部件。
电机可以分为直流电机和交流电机两种类型。
直流电机通过直流电源供电，产生恒定的转速和转矩；交流电机则通过交流电源供电，具有转速可调和转矩可变的特点。
电机的选型应根据实际应用需求来确定，包括所需功率、转速范围、工作环境等因素。
轴承是电主轴中起支撑和定位作用的部件。
轴承的选择应考虑电主轴的工作负荷、转速和精度要求等因素。
常见的轴承类型有滚动轴承和滑动轴承。
滚动轴承由滚珠或滚子构成，具有较高的刚度和精度，适用于高速和高精度的场合；滑动轴承利用润滑油膜来减少摩擦，适用于低速和大负荷的场合。
驱动装置是电主轴实现转动的关键组成部分。
常见的驱动装置有电机、减速器和传感器。
电机通过电源供电，产生转矩驱动轴承和传动装置旋转；减速器通过降低电机转速来提高电主轴的扭矩输出；传感器用于检测电主轴的转速、位置和负荷等参数，实现对电主轴的控制和监测。
传动装置是电主轴将电机功率传递到工作部件的重要连接部件。
常见的传动装置有皮带传动、齿轮传动和蜗杆传动等。
皮带传动通过带动轮来实现功率传递，具有噪声低和传动比可调的优点；齿轮传动通过齿轮啮合来实现功率传递，具有传动效率高和传动精度高的特点；蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，适用于大扭矩和低速传动。
除了以上基本构成部分，电主轴还需要考虑附件和冷却系统等辅助装置。
附件包括装夹装置、刀具和夹具等，用于固定工件和刀具，实现加工操作；冷却系统用于降低电主轴的工作温度，提高工作效率和寿命。
电主轴的基本构成包括电机、轴承、驱动装置和传动装置等。
电主轴的设计应根据实际需求来确定各个部件的参数和类型，以实现电主轴的高效、稳定和可靠工作。
在应用中还需要考虑附件和冷却系统等辅助装置，以满足特定的加工要求和工作环境。
只有合理选择和配置电主轴的各个组成部分，才能实现电主轴的良好性能和工作效果。
主轴驱动系统
交流主轴电机
项目三 主轴驱动系统
二、主轴电机工作特性
交流主轴电机的特性曲线与直流主轴电机类似： 交流主轴电机的特性曲线与直流主轴电机类似：在基速以 下为恒转矩区域1 而在基速以上为恒功率区域2 下为恒转矩区域1，而在基速以上为恒功率区域2。 恒转矩区域 恒功率区域
转矩特性曲线 功率特性曲线
h 1 2
传送带 编码器 刀具
项目三 主轴驱动系统
3. 数控系统型准停( M19 ) 数控系统型准停(
数控系统
转速给定
准停位置给定
+
K
D/A
功能切换开关
主轴驱动装置
M TG PG
-
责任编辑：…… 撰稿教师：……（以姓氏为序） 电子编辑：…… 主编：…… 制作：……
三、伺服驱动主轴
主轴转速控制（YASKAWA） 1. 主轴转速控制（YASKAWA） 模拟电压指定 12位二进制指定 12位二进制指定 2位BCD码指定 BCD码指定 3位BCD码指定 BCD码指定 2. 开关量信号控制 正反转信号 准备好信号 急停信号 报警输出信号
项目三 主轴驱动系统
3. 接线图 YASKAWA） （YASKAWA）
n0
项目三 主轴驱动系统
单元二 交流主轴驱动装置
一、交流主轴驱动装置的组成
电网端变流器 控制调节器 负载端变流器 交流主轴电动机 编码器
闭环转速与扭矩控制
磁场计算机 转速实际值
变频器
项目三 主轴驱动系统
二、通用变频器
接线( 1. 接线( R-A500 )
项目三 主轴驱动系统
2. 预置设定
项目三 主轴驱动系统
（2007版）
主编
张爱红
简述数控车床的结构组成
简述数控车床的结构组成数控车床是一种通过计算机控制的自动化机床，其结构组成包括床身、主轴箱、刀架、进给机构、液压系统、润滑系统、电气系统等部分。
床身是数控车床的基础和支撑部分，一般采用整体铸造或焊接而成，具有良好的刚性和稳定性。
床身上设置有主轴箱、刀架和进给机构等关键部件的安装位置，并通过各种连接件将各部件固定在床身上。
主轴箱是数控车床的核心部分，包括主轴、主轴驱动装置和主轴箱壳体等组成。
主轴是数控车床的动力来源，通过电机驱动实现工件的旋转。
主轴驱动装置负责将电机的旋转转化为主轴的旋转，并具有变速功能以满足不同加工要求。
主轴箱壳体起到保护主轴和主轴驱动装置的作用，同时具有防护、散热和降噪等功能。
刀架是数控车床上刀具的安装和运动部分，包括刀架座、刀架滑架、刀架驱动装置等组成。
刀架座是刀架的安装座，通过各种连接件与床身固定。
刀架滑架负责刀架的移动和定位，可以实现各种切削操作。
刀架驱动装置通过电机驱动刀架的运动，使刀具在工件上进行切削。
进给机构是数控车床的进给系统，包括进给轴、进给伺服装置和进给传动装置等组成。
进给轴负责工件在进给方向上的运动，可以实现不同速度和进给量的控制。
进给伺服装置负责将电机的旋转转化为进给轴的运动，并通过编码器等反馈装置实时监测和控制进给轴的位置和速度。
进给传动装置起到传递动力和运动的作用，一般采用齿轮传动或螺杆传动。
液压系统是数控车床的辅助系统，主要包括液压站、液压缸和液压管路等组成。
液压站负责液压系统的供油和控制，通过油泵将液压油送至液压缸以实现刀架和进给轴等部件的运动。
液压缸负责产生必要的力和压力，通过液压缸的伸缩实现刀架的升降和进给轴的进退。
液压管路起到传递液压油的作用，连接液压站和液压缸等部件。
润滑系统是数控车床的重要辅助系统，负责给各润滑点提供润滑油脂以减少磨损和摩擦，并冷却和清洗工作区域。
润滑系统包括油泵、油箱、油管和润滑装置等组成，通过油泵将润滑油送至润滑点以实现有效的润滑。
数控技术练习题(有答案)
数控技术练习题一、填空题1.数控加工中心是具有自动刀具交换装置并能进行多种工序加工的数控机床。
2.NC机床是用数控技术实现加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床,是一种柔性的、高效能的自动化机床。
3、数控机床一般是由数控装置、伺服系统、机床本体和检测反馈装置组成，其中数控装置是数控机床的核心，伺服系统是数控系统的执行部分。
4.数控机床是由程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床本体和其它辅助装置共同组成的。
3. 数控装置是数控机床的核心，主要由输入、处理、和输出三个基本部分构成。
4.驱动装置由主轴驱动单元、进给驱动单元和主轴伺服电动机、进给伺服电动机组成。
5、数控系统的插补精度是以脉冲当量的数值来衡量的。
6.柔性制造系统是制造模块的主体，主要包括：零件的数控加工、生产调度、刀具管理、质量检测和控制、装配、物料储运等。
7.切削用量主要包括以下数据：主轴转速、进给速度、背吃刀量等。
8.程序送入数控机床后，还需要经过试运行和试加工两步检验后，才能进行正式加工。
9.一个完整的程序由程序号、程序的内容和程序结束三部分组成。
10.对于数控机床的进给指令F100表示进给速度为 100mm/min 对于回转轴的进给指令F12表示每分钟进给速度为 12011.对于刀具功能字T指令，T0102中的 01 表示刀号、02表示刀补号。
12.在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点称之为起刀点、对刀点或程序起点。
13. 数控机床加工过程中需要换刀时，刀架转位换刀时的位置称之为：换刀点。
14. 在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。
15. 在圆弧插补指令中， G02 为顺时针圆弧插补指令， G03 为逆时针圆弧插补指令。
16.主轴控制指令中 M03 指令为控制主轴顺时针方向转动的指令、 M04 指令为控制主轴逆时针方向转动的指令、M05 指令为控制主轴停止转动的指令。
17.自动编程根据编程信息的输入与计算机对信息的处理方式不同，分为以数控语言为基础的自动编程方法和以计算机绘图为基础的自动编程方法。
电主轴的工作原理
电主轴的工作原理电主轴是一种用于机床加工的关键部件，它能够实现高速旋转，并提供必要的切削力和转矩。
本文将详细介绍电主轴的工作原理，包括结构组成、工作过程和性能特点等方面。
一、电主轴的结构组成电主轴主要由机电、轴承、主轴、冷却系统和传感器等组成。
1. 机电：电主轴通常采用交流机电或者直流机电，其功率大小取决于加工需求。
机电通过提供旋转力矩来驱动主轴进行高速旋转。
2. 轴承：轴承用于支撑和定位主轴，保证其稳定运转。
常见的轴承类型有滚动轴承和滑动轴承，可根据加工需求选择合适的轴承。
3. 主轴：主轴是电主轴的核心部件，负责承载切削工具和传递切削力。
主轴通常由高强度合金钢制成，具有良好的刚性和耐磨性。
4. 冷却系统：电主轴在高速旋转过程中会产生大量热量，为了避免过热对加工质量的影响，需要配备冷却系统，通过循环冷却液来控制温度。
5. 传感器：传感器用于监测电主轴的转速、温度和振动等参数，以确保其正常运行并及时发现异常情况。
二、电主轴的工作过程电主轴的工作过程可以分为启动阶段、稳定运行阶段和住手阶段。
1. 启动阶段：当电主轴启动时，机电会提供足够的起动力矩，使主轴开始旋转。
同时，冷却系统开始工作，确保主轴的温度在安全范围内。
2. 稳定运行阶段：一旦电主轴达到设定的转速，进入稳定运行阶段。
此时，机电通过恒定的电流供应持续提供驱动力矩，主轴保持稳定的旋转速度。
3. 住手阶段：当加工任务完成或者需要住手电主轴时，机电会逐渐减小电流供应，使主轴逐渐减速住手。
冷却系统继续工作，将主轴冷却至安全温度。
三、电主轴的性能特点1. 高速旋转：电主轴能够实现高速旋转，提供足够的切削速度和切削力，适合于高效率的加工需求。
2. 高精度：电主轴采用精密轴承和优质材料制成，具有较低的振动和轴向偏移，可保证加工精度。
3. 高刚性：主轴采用高强度合金钢制成，具有良好的刚性和抗变形能力，可承受较大的切削力和转矩。
4. 自动监测：电主轴配备传感器，能够实时监测转速、温度和振动等参数，及时发现异常情况并采取相应措施。
3.数控机床主轴驱动装置分类.
要求较高的数控机床的进给 驱动装置上广泛使
用。
数控机床主轴驱动装置分类
2. 交流主轴驱动装置
主轴伺服提供加工各类工件所需的切削功率，
因此，只需完成主轴调速及正反转功能。但当 要求机床有螺纹加工、准停和恒线速加工等功 能时，对主轴也提出了相应的位置控制要求， 因此，要求其输出功率大，具有恒转矩段及恒 功率段，有准停控制，主轴与进给联动。与进 给伺服一样，主轴伺服经历了从普通三相异步 电动机传动到直流主轴传动。随着微处理器技
术和大功率晶体管技术的进展，现在又进入了
交流主轴伺服系统的时代。
Байду номын сангаас
数控机床主轴驱动装置分类
1. 直流主轴驱动装置
直流主轴电动机的结构与永磁式伺服电动机
不同，主轴电动机要能输出大的功率，所以一 般是他磁式。为缩小体积，改善冷却效果，以 免电动机过热，常采用轴向强迫风冷或采用热 管冷却技术。 直流驱动装置有晶闸管和脉宽调制 PWM调速两 种形式。由于脉宽调制 PWM 调速具有很好的调 速性能，因而在数控机床特别是对精度、速度
数控机床的四大组成部分
数控机床的四大组成部分
数控机床的四大组成部分数控机床主要由主机部分、控制部分、驱动装置和辅助装置四部分组成。
（1）主机部分它是数控机床的主体，是数控机床的机械部件。
它包括床身、主轴箱、刀架、尾座、进给机构等组成。
（2）控制部分控制部分又称CNC装置，它是控制机床的核心，一般是一台机床专用控制计算机（包括机床印制板电路、屏幕显示器、键盘、纸带、磁带、驱动电路等）。
输入到控制部分的程序指令记录在信息载体上由程序读入装置接收，或由控制部分的键盘直接手动输入。
（3）驱动装置驱动装置是数控机床的执行机构的驱动部件，包括主轴电机、进给伺服电机等。
（4）辅助装置辅助装置是指数控机床的一些配套部件，包括液压、气动装置及冷却系统和排泄装置、防护设备等。
数控机床应用数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，能够根据已编好的程序，使机床动作并加工零件。
它综合了机械、自动化、计算机、测量、微电子等最新技术，使用了多种传感器，在数控机床上应用的传感器主要有光电编码器、直线光栅、接近开关、温度传感器、霍尔传感器、电流传感器、电压传感器、压力传感器、液位传感器、旋转变压器、感应同步器、速度传感器等，主要用来检测位置、直线位移和角位移、速度、压力、温度等。
1、数控机床对传感器的要求1）可靠性高和抗干扰性强；
2）满足精度和速度的要求；
3）使用维护方便，适合机床运行环境；
4）成本低。
不同种类数控机床对传感器的要求也不尽相同，一般来说，大型机床要求速度响应高，中。
数控机床主轴驱动系统的故障诊断与维修
任务6.1 数控机床主轴驱动系统基础
6.1.2 主轴伺服系统常见故障形式及诊断方法
1．数控机床主轴伺服系统无报警信息的故障 一般分为三种：主轴转速与指示值不符 、主轴异常噪声及振动 、
外界干扰。解决方案如下：
1
2
3
检查CNC装置模拟量 输出是否有问题，如 有问题则检查模拟量 输出电缆线连接是否 松动。如果模拟量输 出正常，则检查CNC 装置和变频器模拟量 的参数是否正常。
过大，重新考虑机床负载条件
长时间切削条件恶劣
调整切削参数，改善切削条件，
检查直流主轴电机的线圈电阻不 检查直流主轴电机的线圈电阻是 确保电阻正常，用干燥的压缩空
正常，换向器太脏
否正常，换向器是否太脏
气吹干净
动力线连接不牢固 励磁线连接不牢固 驱动器的控制励磁电源存在故障
检查动力线是否连接牢固 检查励磁线连接是否不牢固 也就是检查励磁电压是否正常
首先要区别异常噪声 及振动发生在主轴机 械部分还是在电气驱 动部分。如无关，一 般是主轴驱动装置未 调整好；如有关，应 检查主轴机械部分是 否良好，测速装置是 否不良。
判别有无干扰的方法 是：当主轴转速指令 为零时，主轴仍往复 转动，调整零速平衡 和漂移补偿也不能消 除故障。
任务6.1 数控机床主轴驱动系统基础
现停止进给，主轴仍继续运转的故障。 主轴电动机不转，CNC系统至主轴驱动装置除了转速模拟量控制信号外，
还有使能控制信号，一般为DC+24V继电器线圈电压。 转速偏离指令值，当主轴转速超过技术要求所规定的范围时，要考虑：.
电动机是否过载、主轴驱动装置是否故障等。
任务6.2 直流主轴驱动系统
6.2.1 直流主轴驱动原理
或主轴伺服，也可以不要驱动器。
主轴的结构及工作原理
主轴的结构及工作原理主轴是机床的重要组成部分，负责驱动工件或刀具的旋转运动。
以下是主轴的结构及工作原理的详细说明：一、主轴的结构主轴主要由以下几部分组成：1．主轴箱：主轴箱是主轴的支撑结构，通常由优质铸铁或钢板焊接而成。
主轴箱内装有主轴轴承、齿轮等传动部件，以及润滑和冷却系统。
2．主轴轴承：主轴轴承是主轴的核心部件，一般采用高精度、高刚性的滑动轴承或滚珠轴承。
主轴轴承的主要作用是支承主轴，使其能够承受较大的径向和轴向载荷。
3．传动部件：传动部件包括变速齿轮、皮带轮、链轮等，用于将动力传递给主轴，使其实现不同的转速和旋转方向。
4．密封件：密封件用于防止主轴内部的润滑油泄漏，以及防止外部杂质和水分进入主轴箱内。
5．冷却系统：冷却系统包括冷却液泵、管道和散热器等，用于降低主轴的工作温度，防止因过热而导致精度损失。
二、主轴的工作原理主轴的工作原理主要包括以下步骤：1．动力传递：动力源（通常是电动机）通过传动部件将动力传递给主轴。
在传动过程中，变速齿轮和皮带轮等部件可以对动力进行变速和转向，以满足主轴的不同转速和旋转方向的需求。
2．支承与旋转：主轴轴承支承主轴，使其能够旋转。
主轴轴承一般采用高精度、高刚性的滑动轴承或滚珠轴承，以确保主轴在高速旋转时仍能保持高精度和高稳定性。
3．润滑与冷却：主轴工作时会产生大量的热量，因此需要润滑和冷却系统来保持其正常运转。
润滑油通过密封件进入主轴轴承，起到润滑和冷却作用。
同时，冷却液也可以通过管道进入主轴箱，将主轴产生的热量带走，以保持主轴的正常工作温度。
4．精度控制：为了确保加工质量和刀具寿命，主轴在旋转过程中需要保持高精度和高稳定性。
这可以通过采用高精度轴承、控制主轴转速和负载、以及定期检查和维护等方式实现。
5．刀具与工件的装夹：在加工过程中，刀具和工件需要被装夹在主轴上。
这通常通过卡盘、顶尖等夹具实现。
夹具的精度和稳定性直接影响到加工质量和刀具寿命。
6．信号反馈与控制：为了实现自动化加工，主轴通常配备有传感器和反馈系统。
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一、概述
交流主轴电动机一般采用交流感应电动机，从结构上 分有带换向器和不带换向器两种，通常采用不带换向器的 三相感应电动机（笼型电动机或异步电动机）。
交流主轴电机
交流主轴电动机一般采用定子铁心在空气中直接冷却 的方法，没有机壳，而且在定子铁心上作有轴向孔以利通 风等。尾部同轴安装有测速发电机或脉冲编码器等检测元 件。
项目三 主轴驱动系统
二、主轴电机工作特性
交流主轴电机的特性曲线与直流主轴电机类似：在基速以 下为恒转矩区域1，而在基速以上为恒功率区域2。
转矩特性曲线
功率特性曲线
h
1 2
n0
项目三 主轴驱动系统
单元二 交流主轴驱动装置
一、交流主轴驱动装置的组成
电网端变流器 控制调节器 负载端变流器 交流主轴电动机 编码器
准停启动 准停完成 准停启动
主轴 电机
传送带 编码器 刀具
项目三 主轴驱动系统
3. 数控系统型准停( M19 )
数控系统
转速给定
准停位置给定
+ -
K
功能切换开关
D/A
主轴驱动装置
M TG PG
责任编辑： 撰稿教师： 主编： 电子编辑： 制作：…………（以姓氏为序）
2. 开关量信号控制 正反转信号
准备好信号
急停信号 报警输出信号
项目三 主轴驱动系统
3. 接线图 （YASKAWA）
项目三 主轴驱动系统
单元三 主轴准停控制
一、主轴准停的概念
主轴准停功能（又称：主轴定位功能），即当主轴停 止时，控制其停于固定位置 ，下图为主轴准停镗孔示意图。
项目三 主轴驱动系统
（2007版）
主编
张爱红
项目三 主轴驱动系统
单元一 交流主轴电机 单元二 交流主轴驱动装置
单元三 主轴准停控制
项目三 主轴驱动系统
一、数控机床对主轴控制的要求
调速范围宽
恒功率范围宽
自动加减速控制 准停控制
二、主轴驱动装置的分类
直流主轴驱动装置
交流主轴驱动装置
项目三 主轴驱动系统
闭环转速与扭矩控制
磁场计算机 转速实际值
变频器
项目三 主轴驱动系统
二、通用变频器
1. 接线( R-A500 )
项目三 主轴驱动系统
2. 预置设定
项目三 主轴驱动系统
三、伺服驱动主轴
1. 主轴转速控制（YASKAWA） 模拟电压指定 12位二进制指定 2位BCD码指定
3位BCD码指定
二、机械准停控制
接近体
定位盘 无触点开关
LS1 LS2
定位液压缸
主轴中心
项目三 主轴驱动系统
三、电气准停控制
1. 磁传感器型准停
数控系统
主轴驱动
准停板 准停启动 准停完成 磁传感器 速度反馈 主轴 电机
发
磁 体 主轴
传送带
刀具
项目三 主轴驱动系统
2. 编码器型准停
数控系统
主轴驱动
准停板 速度反馈