数控系统主轴

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n
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。
n 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。
数控系统主轴
2020/11/21
数控系统主轴
数控机床主传动系统是用 来实现机床主运动的,它将主 电动机的原动力变成可供主轴 上刀具切削加工的切削力矩和 切削速度。典型数控机床主传 动系统外观如左图。
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§ 6.1概述
n
数控机床的主轴驱动系统也就是主传动系统,
它的性能直接决定了加工工件的表面质量,因此,
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
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5、伺服主轴驱动系统
n
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。
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三、 不同类型的主轴系统的特点和 使用范围
n 1、普通笼型异步电动机配齿轮变速箱
n
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。
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2、普通笼型异步电动机配简易型变 频器
10000r/min以上。
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四、常用的主轴驱动系统介绍
n 1、FANUC(法那科)公司主轴驱动系统 n 目前三个系列交流主轴电动机为: n S系列电动机,额定输出功率范围1.5~37KW; n H系列电动机,额定输出功率范围1.5~22KW; n P系列电动机,额定输出功率范围3.7~37KW。
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6、电主轴
n
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
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。
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2、SIEMENS(西门子)公司主轴 驱动系统
n 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。
n 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。
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3、普通笼型异步电动机配通用变频 器
n
目前进口的通用变频器,除了具有
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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
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二、数控机床对主轴驱动系统的要 求
n
机床主轴的工作运动通常是旋转运动,数
控机床通常通过主轴的回转与进给轴的进给实现
刀具与工件的快速的相对切削运动。
1、调速范围宽并实现无极调速
2、恒功率范围要宽
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
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。
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4、HITACHI(日立)公司系列变频 器
n
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
驱动系统。
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4、专用变频电动机配通用变频器
n 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。 一些有定向功能的还可以应用与要求精镗 加工的数控镗铣床,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。
在数控机床的维修和维护中,主轴驱动系统显得
很重要。
一、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。
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3、DANFOSS(丹佛斯)公司系列 变频器
n
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
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