【超星雕刻机】系列详解-数控机床电主轴分类及变频调速的三种控制方式
略谈数控机床主轴驱动变频控制
略谈数控机床主轴驱动变频控制前言数控车床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电机及其拖动、自动控制、检测等技术为一身的自动化设备。
其中主轴运动是数控车床的一个重要内容，以完成切削任务，其动力约占整台车床的动力的70%～80%。
基本控制是主轴的正、反转和停止，可自动换档和无级调速。
在目前数控车床中，主轴控制装置通常是采用交流变频器来控制交流主轴电动机。
为满足数控车床对主轴驱动的要求，必须有以下性能：（1）宽调速范围，且速度稳定性能要高；（2）在断续负载下，电机的转速波动要小；（3）加减速时间短；（4）过载能力强；（5）噪声低、震动小、寿命长。
本文介绍了采用数控车床的主轴驱动中变频控制的系统结构与运行模式，并阐述了无速度传感器的矢量变频器的基本应用。
第1章变频器矢量控制阐述？70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。
矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。
具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量（励磁电流）和产生转矩的电流分量（转矩电流）分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。
矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。
这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。
矢量控制算法已被广泛地应用在siemens，AB，GE，Fuji等国际化大公司变频器上。
？？？采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。
由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。
雕刻机主轴电机的分类
雕刻机主轴电机基本分两大类：
一、风冷电主轴：价格成本高于水冷主轴，主要使用于木工雕刻机，在我国东北地区比较适用，因为那冬季太冷水冷主轴容易结冰、冻管，风冷主轴则不会令雕刻机用户有这一类的烦恼。
品质优良的风冷主轴电机主要以进口为主。
二、水冷电主轴：这种电主轴在国产广告雕刻机、木工雕刻机、玉石雕刻机及石材雕刻机、墓碑雕刻机上使用比较普遍，主要因为此类主轴成本比较适中能适合广大的国内生产企业且稳定性较强，技术成熟，坏损率不是很高。
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列出机床调速的三种形式及应用范围
机床调速是指根据加工件的特性和工艺要求，通过调节主轴转速来实现适合加工要求的材料去除率。
在机械加工中，机床的调速方式主要有以下几种形式，它们各自有着不同的应用范围。
一、机床调速的三种形式1. 机床变频调速机床的变频调速是指通过改变电机的输入频率，来调节主轴的转速。
在这种调速方式下，电机的输出功率与转速呈线性关系，也就是说，只要改变输入的电压和频率，就可以实现主轴转速的调节。
变频调速具有调速范围广、精度高、动态性能好的特点。
2. 机床变速箱调速机床的变速箱调速是通过机械传动方式，通过改变齿轮传动比来调节主轴的转速。
这种调速方式在传动装置中增加了一定的传动机构，可以通过切换齿轮的组合，从而实现主轴转速的调节。
变速箱调速适用于对转速精度和动态性能要求不高的场合。
3. 机床液压调速机床的液压调速是通过改变液压传动系统的工作状态，来调节主轴的转速。
在液压调速系统中，通过控制油液的流量和压力，可以实现主轴转速的调节。
液压调速适用于对转速精度和动态性能要求较高的场合。
二、各种调速形式的应用范围1. 机床变频调速的应用范围机床的变频调速适用于对转速精度和动态性能要求较高的场合。
精密车床、数控机床等对主轴转速要求较高的加工设备中，常采用变频调速方式，以满足不同加工要求。
2. 机床变速箱调速的应用范围机床的变速箱调速适用于对转速精度和动态性能要求不高的场合。
一些普通车床、铣床等传统机床中，常采用变速箱调速方式，以满足一般加工需求。
3. 机床液压调速的应用范围机床的液压调速适用于对转速精度和动态性能要求较高的场合。
大型数控机床、高速切削机床等高精度加工设备中，常采用液压调速方式，以满足高精度加工要求。
三、总结在机床加工过程中，不同的加工要求需要不同的主轴转速，而机床的调速方式也是多种多样的。
变频调速适用于对转速精度和动态性能要求较高的场合，变速箱调速适用于一般加工需求，而液压调速则适用于高精度加工要求。
只有根据实际加工需求，选择合适的调速方式，才能更好地满足不同加工要求。
数控机床在应用中的几种常见调速方法
数控机床在应用中的几种常见调速方法数控机床的主轴调速是按照控制指令自动执行的，为了能同时满足对主传动的调速和输出扭矩的要求，数控机床常用机电结合的方法，即同时采用电动机和机械齿轮变速两种方法。
其中齿轮减速以增大输出扭矩，并利用齿轮换挡来扩大调速范围。
1.电动机调速用于主轴驱动的调速电动机主要有直流电动机和交流电动机两大类。
交流电动机主轴调速大多数交流进给伺服电动机采用永磁式同步电动机，但主轴交流电动机则多采用鼠笼式感应电动机，这是因为受永磁体的限制，永磁同步电动机的容量不允许做得太大，而且其成本也很高。
另外，数控机床主轴驱动系统不必象进给系统那样，需要如此高的动态性能和调速范围。
鼠笼式感应电动机其结构简单、便宜、可靠，配上矢量变换控制的主轴驱动装置则完全可以满足数控机床主轴的要求。
交流主轴电动机的驱动目前广泛采用矢量控制变频调速的方法，并为适应负载特性的要求，对交流电动机供电的变频器，应同时有调频兼调压功能。
有关交流感应电机矢量控制原理，这里不予介绍。
2.机械齿轮变速采用电动机无级调速，使主轴齿轮箱的结构大大简化，但其低速段输出力矩常常无法满足机床强力切削的要求。
如单纯片面追求无级调速，势必要增大主轴电动机的功率，从而使主轴电动机与驱动装置的体积、重量及成本大大增加。
困此数控机床常采用1~4挡齿轮变速与无级调速相结合的方式，即所谓分段无级变速。
采用机械齿轮减速，增大了输出扭矩，并利用齿轮换挡扩大了调速范围。
数控机床在加工时，主轴是按零件加工程序中主轴速度指令所指定的转速来自动运行。
数控系统通过两类主轴速度指令信号来进行控制，即用模拟量或数字量信号(程序中的S代码)来控制主轴电动机的驱动调速电路，同时采用开关量信号(程序上用M41～M44代码)来控制机械齿轮变速自动换挡的执行机构。
自动换挡执行机构是一种电——机转换装置，常用的有液压拨叉和电磁离合器。
(1)液压拨叉换挡液压拨叉是一种用一只或几只液压缸带动齿轮移动的变速机构。
cnc数控车床主轴电机使用事项
cnc数控车床主轴电机使用事项主轴运动是cnc数控车床的一个重要内容，其动力约占整台车床的动力的70%～80%，对于提高加工效率，扩大加工材料范围，提升加工质量都有着很重要的作用。
下面，双鸿数控给大家说说cnc 数控车床主轴电机使用注意事项。
1、cnc数控车床电主轴必须也变频器配合使用，电压功率、频率要匹配。
2、设置变频器首先设置基准频率，变频器的基准频率按电主轴的zui高频率设置，变频器zui高频率，转折频率和对应的电压按电主轴的铭牌数据对应设置。
变频器的电流按电主轴的额定电流设置，载波频率按电主轴的功率大小设置，小于10KW电主轴按8KHZ 设置，大于10KW电主轴按5KHZ设置，升速减速时间按10S左右设置，如遇到起动电流超过额定电流而保护应延长升减速时间，减速时间过短易造成前紧固罗母松动。
3、cnc数控车床水冷电主轴需通从循环冷静却液进行冷静却，冷水量按1升/千瓦/分钟计算，冷却水zui低流量不小于5升/分钟;冷静却水要求使用单独水箱并添加防锈剂(或冷却液也可采用乳化液或油)。
若与切削液混用，则必须过滤切削液，否则电主轴冷静却管路易堵塞，导致电主轴损坏。
4、cnc数控车床电主轴应按电机标志方向旋转，严禁改变方向使用，启动前应观察其旋转方向，如旋转错误，可改变变频器旋转设定或调查换变频器输出端UVW接线柱上的任意两根导线即可。
5、精密cnc数控车床主轴电机不可超过zui高转速运行，允许在运行中调整不。
为延长电主轴及精密轴承的使用寿命，新电主轴或更换新轴承后的电主轴应在转速范围内分4档，分别运行1小时再升为高速，避免直接高速盍而缩短轴承寿命。
6、精密cnc数控车床主轴电机在装弹簧夹头时，应转子轴内孔，螺帽锥孔及弹簧夹头外表面杂质，以免影响精度。
装拆时弹簧夹头应装有刀具，以免损坏夹头，夹紧时禁止用力过猛，以免损坏主轴。
7、电主轴出现故障时，应由专业人员维修或到我公司有专业人员修理。
8、cnc数控车床电机运行时有异常声音，或振动特别大时，噪音变大，应更换轴承。
电主轴的应用分类
电主轴的应用分类由于消费者多样化的需求和生产者降低成本的需要，各种具有高生产率和高灵活性的生产体系逐渐建立起来，其中自动换刀数控机床承担着核心任务，近来，对提高机床加工效率有了更进一步的高速、高精度、高效的要求，人们不断地对主轴、进给、刀具交换等各个系统进行技术开发，因此，相应地出现了如电主轴驱动单元、滚珠丝杠、直线导轨等功能部件。
电主轴（是“高频主轴”High Frequency Spindle的简称），又称内装式电机主轴单元，其主要特征是将电机内置于主轴内部直接驱动主轴，实现电机、主轴一体化的功能。
是省略齿轮传动、变速装置（如皮带、联轴节）等中间传动件的直接驱动方式。
电主轴最早是用在轴承行业。
轴承套圈加工过程中，内表面磨削工序中，砂轮直径以及电主轴轴伸端直径均受工件内孔尺寸限制，为取得较好的表面光洁度，需要选择最佳磨削线速度，普通砂轮33-40米/秒，高速砂轮42-50米/秒。
因此磨削直径越小的内孔，需要砂轮主轴的转速越高。
皮带主轴不能在超过20000转/秒的速度下稳定工作，必须选用电主轴。
另外内圆砂轮工作表面小，容易钝化和堵塞，对内表面磨削工效的提高带来一定难度。
以我国洛阳轴承厂205轴承磨加工为例，内外套圈平磨、外磨总工时为0.4328分钟/套，而内磨总工时则为1.0977分钟/套。
而选用合理的大功率高刚度高精度砂轮磨削电主轴是重要的提高轴承生产效率的简易可行的工艺措施。
我们开发的GDZ18-24高刚度、大功率电主轴外径￠150功率7.5千瓦，砂轮线速度可达50米/秒，转轴轴径比一般同类产品粗10mm其刚度和功率比一般同类产品均提高近1倍。
在湖北襄阳轴承厂用该轴在MZ2015磨床上进行磨削试验，磨削208和308轴承时，与随机床所带同类转速的电主轴比较，在同样条件下磨削光洁度提高一级，振动减小，几何精度也有提高。
磨削效率由56件/秒提高到37件/秒。
内磨生产效率的提高即意味着制造成本的降低。
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。
数控机床主轴调速和变频器
数控机床主轴调速和变频器机床的主轴是用来产生切削主运动的轴，要带动刀具（铣床、磨床等）旋转，或者带动工件（车床）旋转，主轴在机床中非常重要，决定了机床的加工能力和加工精度。
三相异步电机产生的旋转动力通过齿轮变速箱传递到主轴上，一般情况下，主电机产生的旋转运动不一定能够刚好匹配主轴旋转的需求，需要根据加工的对象调整切削参数（其中最重要的切削参数就是主轴转速）。
这时就需要变速装置。
主轴调速可以分为两个方面：机械变速和电气变速。
机械变速就是通过齿轮箱进行变速，而电气变速就是通过变频器来实现主轴变速。
变频器就通过改变交流电的频率，来实现调节主电机的转速。
西门子变频器图1 西门子V10变频器外观由电机的基本原理，可以得到以下公式：n=60f（1-s）/pn—电机的转速（r/min）；s—转差率（%）；f—频率（Hz）；p—磁极对数。
这个公式简单地说，在0~50Hz之间，电源频率越高，转速越快，但是交流电的幅值和相位容易改变，频率却不好改变，所以需要变频器作为转换装置，来改变交流电的频率。
变频器的作用可以通俗地解释为：先通过元器件将标准50Hz交流电整流变成直流电，然后按照设定的要求，再将直流电变为指定频率（0~50之间）的交流电。
在这个过程中，因为需要将直流电变为交流电，改变电流的方向，所以这个过程存在发热，而且变频器的承载功率越大，发热也就越大，在电气柜中，要注意合理设计空气流道，注意通风散热，【注】：交流电三要素是幅值、相位和频率。
以上就简要地介绍了变频器的工作原理，下图是典型变频器的接线原理图，其中16号端子是用来输入0~10V的模拟量，用来指定频率大小，0V代表0Hz，10V代表50Hz，15号端子代表对地信号。
典型变频器的连接图2 变频器外部电路连接CW代表了正转信号，CCW代表了反转信号，L1、L2、L3是由电气柜输入的三相电源，U、V、W是输出到电机的三相电。
其中，15号Al+，16号Al-、CW、CCW都是连接到数控系统主机上，由数控系统按照程序要求进行控制。
电主轴内部各系统简介
（a）半闭口槽（b）半开口槽（c）开口槽
第三章
驱动系统
定子绕组 电机的启动性能会好一些，功率因数可以提高一些
LOGO
定子绕组
定子铁心
定子绕组是异布电动机定子部分的电路，作用是通入 三相交流电后，产生旋转磁场。它主要由定子铁心、定子 绕组组成，鼠笼型和绕线型异步电动机的定子结构是完全 一样的，定子绕组分单层绕组和双层绕组。
第二章
电主轴分类
换刀机构
LOGO
第二章
电主轴分类
碟簧
LOGO
（1）叠合（并联）方式 碟簧之间以头尾相接穿在轴上的连接方式。 其效果是弹力是一个碟簧的n倍，行程为单个 碟簧的行程。如：四片平行叠法，行程为1片， 弹力为4倍。 （2）对合（串联）方式 碟簧之间头对头背对背式连接穿在轴上的连 接方式。其效果是弹力是单个碟簧的弹力， 行程为一个弹簧的n倍。如：四片串联叠法， 行程为4片，弹力为1倍。 （3）混合方式 将上面两种方式混合使用，如：二片平行三 次串联叠法，行程为2片，弹力为4倍，
— 多元轴系技术实验室—
电主轴简介
张国烨 2015/11/30
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目录
电主轴
1 2 3 4 5
电主轴种类 换刀机构 驱动系统 支承系统 润滑系统 冷却系统
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序言
电主轴简介
机床主轴根据驱动方式分为机械主轴和电主轴。机械主轴 是外置的电动机通过皮带或联轴器驱动主轴旋转；电主轴是由 内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零， 实现了机床的“零传动”，由于没有中间传动环节，有时又称它为 “直接传动主轴”。电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动 小、噪声低、响应快等优点，而且转速高、功率大，简化机床 设计，易于实现主轴定位，是高速主轴单元中的一种理想结构。
数控机床变频调速主轴和伺服主轴的工作原理
数控机床变频调速主轴和伺服主轴的工作原理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为满足数控机床对主轴驱动的要求，主轴驱动系统必须具备下述功能：(1)输出功率大：（幻在整个调速范围内速度稳定，且恒功率范围宽(3)在断续负载下电动机转速波动小，过载能力强(4）加、减速时间短：(5）电动机温升低(6)振动小、噪声低：(7)电动机可靠性高、寿命长、易维护(8)体积小、重量轻早期的数控机床多采用直流主轴驱动系统。
为使主轴电动机能输出较大的功率，所以一般采用他激式的直流电动机。
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热管冷却技术。
直流主轴电动机驱动器有可控硅调速和脉宽调制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，因而在对静动态性能要求较高的数控机床进给驱动装置上曾广泛使用。
而三相全控可控硅调速装置则适用于大功率场合。
由于直流电动机需机械换向，换向器表面线速度、换向电流、电压均受到限制，所以限制了其转速和功率的提高，并且它的恒功率调速范围也较小。
由于直流电动机的换向增加了电动机的制造难度、成本，并使调速控制系统变得复杂，另外换向器必须定时停机检查和维修，使用和维护都比较麻烦。
20世纪80年代后，微电子技术、交流调速理论、现代控制理论等有了很大发展，同时新型大功率半导体器件如大功率晶休管GTR,绝缘栅双极晶休管IGBT以及IPM智能模块不断成熟并应用于交流驱动系统，并可实现高转速和大功率主轴驱动，其性能已达到和超过直流驱动系统的水平。
交流电动机体积小、重量轻，采用全封闭罩壳，防灰尘和防污染性能好，因此，现代数控机床90％都采用交流主轴驱动系统。
交流主轴驱动系统通常采用感应电动机作为驱动电动机，由变频逆变器实施控制，有速度开环或闭环控制方式。
CNC电主轴变速的方式
CNC电主轴变速的方式1、无级变速：无级变速在小型数控机床上，主电动机和主轴一般采用定传动比的连接形式，或是主电动机和主轴直接连接的形式，在使用定传动比传动时，为了降低噪声与振动.通常采用V形带或同步带传动。
电动机和主轴直接连接的形式，可以大大简化主轴传动系统的结构，有效提高主轴刚度和可靠性，但是，其主轴的输出转矩、功率和恒功率调速范围决定于主电动机本身2、主电动机：主电动机的发热对主轴精度有一定的影响。
1)采用交流主轴驱动系统实现无级变速传动，在早期的数控机床或大型数控机床(主轴功率超过100 kW)上，也有采用直流主轴驱动系统的情况。
2)在经济型、普及型数控机床上，为了降低成本，可以采用变频器带变频电动机或普通交流电动机实现无级变速的方式。
3)在高速加工机床上，广泛使用主轴和电动机一体化的新颖功能部件—电主轴。
电主轴的电动机转子和主轴，一体，无须任何传动部件，可以使主轴的转速达到数万转.甚至十几万转侮分钟。
此传动系统由主轴电机通过V形皮带或同步齿形带将运动直接传给主轴，主轴的变速由主轴电机的变速来实现，它主要用在数控机床和小型加工中心上，这种传动方式可以避免齿轮传动时的振动和噪声，结构简单，调整和维护方便，但主轴特性完全由主轴电机的输出特性决定，这就对主轴电机提出了较高的要求。
数控机床所用的主轴电机有直流主轴伺服电机和交流主轴伺服电机两种。
3、内置电机变速：直流主轴伺服电机用得较早，驱动技术成熟，使用比较普遍，但其结构中的电刷易被换向时产生的火花烧毁，必须定期维修。
交流主轴电机没有电刷，不产生火花，使用寿命长，维护方便，己成为现代数控机床传动系统的主要驱动元件。
另外，机械式无级变速在数控机床主传动中也不乏少见，机械无级变速装置大多是靠摩擦力传递转矩，并通过改变主动件和从动件的传动半径，将输入轴的恒转速转变为输出轴的一定范围内的无级转速.机械无级变速的显著特点是易发热磨损，传动效率不高，功率多在20k W以下，变速范围一般为3-15 r/min,远低于数控机床对主传动系统变速范围的要求。
数控机床主轴驱动变频控制
目录一、绪论---------------------------------------------------------------------------------------------------------3（一）、课题应用背景及意义--------------------------------------------------------------------------------3（二）、数控机床对主轴驱动变频系统的要求-----------------------------------------------------------31、调速范围-----------------------------------------------------------------------------------------------------32、速度控制精度和加减速性能-----------------------------------------------------------------------------33、精确的准停功能和角度分度控制-----------------------------------------------------------------------3（三）、现代数控机床主轴驱动变频系统的控制策略--------------------------------------------------41、恒压频比控制与转差频率控制-------------------------------------------------------------------------42、变频定向控制----------------------------------------------------------------------------------------------43、直接转矩控制----------------------------------------------------------------------------------------------4二、数控机床主轴驱动变频控制系统软硬件平台-----------------------------------------------------5（一）、系统的硬件体系结构------------------------------------------------------------------------------51、功率电路部分---------------------------------------------------------------------------------------------52、控制电路部分---------------------------------------------------------------------------------------------6（二）、系统硬件的可靠性设计---------------------------------------------------------------------------61、完善的故障保护功能------------------------------------------------------------------------------------62、输入输出信号处理---------------------------------------------------------------------------------------63、地线处理---------------------------------------------------------------------------------------------------6（三）、系统主要控制算法实现---------------------------------------------------------------------------61、电流调节器的设计---------------------------------------------------------------------------------------72、转子变频角度计算---------------------------------------------------------------------------------------7三、实验结果分析、总结及展望-------------------------------------------------------------------------8（一）、仿真和实验波形及分析---------------------------------------------------------------------------81、仿真波形---------------------------------------------------------------------------------------------------82、实验波形---------------------------------------------------------------------------------------------------8（二）、全文总结及展望------------------------------------------------------------------------------------9内容摘要本文开始对数控机床主轴驱动变频控制的背景和意义以及要求进行分析，再对软硬件的要求进行分析，最后对仿真实验的结果进行分析，最后得出结论。
【超星雕刻机】系列详解-数控机床电主轴分类及变频调速的三种控制方式
【超星雕刻机】系列详解-数控机床电主轴分类及变频调速的三种控制方式数控机床电主轴分类及变频调速的三种控制方式一般地，主轴包括三种：机械主轴、异步电主轴和同步电主轴。
机械主轴就是用皮带连接在机器上。
电主轴是数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，它与直线电机技术、高速刀具技术一起，将高速加工推向一个新时代。
在数控机床中，电主轴通常采用变频调速方法。
目前主要有普通变频驱动和控制、矢量控制驱动器的驱动和控制以及直接转矩控制三种控制方式。
1、普通变频为标量驱动和控制，其驱动控制特性为恒转矩驱动，输出功率和转速成正比。
普通变频控制的动态性能不够理想，在低速时控制性能不佳，输出功率不够稳定，也不具备C轴功能。
但价格便宜、结构简单，一般用于磨床和普通的高速铣床等。
2、矢量控制技术模仿直流电动机的控制，以转子磁场定向，用矢量变换的方法来实现驱动和控制，具有良好的动态性能。
矢量控制驱动器在刚启动时具有很大的转矩值，加之电主轴本身结构简单，惯性很小，故启动加速度大，可以实现启动后瞬时达到允许极限速度。
这种驱动器又有开环和闭环两种，后者可以实现位置和速度的反馈，不仅具有更好的动态性能，还可以实现C轴功能；而前者动态性能稍差，也不具备C轴功能，但价格较为便宜。
3、直接转矩控制是继矢量控制技术之后发展起来的又一种新型的高性能交流调速技术，其控制思想新颖，系统结构简洁明了，更适合于高速电主轴的驱动，更能满足高速电主轴高转速、宽调速范围、高速瞬间准停的动态特性和静态特性的要求，已成为交流传动领域的一个热点技术。
通过上述不难看出，不同的电主轴稳定性能是不同的，所以在购买数控雕刻机设备时，参照自己的实际加工以及加工工艺选择合适的电主轴，在满足需求的基础上选择合适的才是最好的。
电主轴
电主轴电主轴概述高速数控机床（CNC）是装备制造业的技术基础和发展方向之一，是装备制造业的战略性产业。
高速数控机床的工作性能，首先取决于高速主轴的性能。
数控机床高速电主轴单元影响加工系统的精度、稳定性及应用范围，其动力性能及稳定性对高速加工起着关键的作用。
高速主轴单元的类型主要有电主轴、气动主轴、水动主轴等。
不同类型的高速主轴单元输出功率相差较大。
目前，随着电气传动技术（变频调速技术、电动机矢量控制技术等）的迅速发展和日趋完善，高速数控机床主传动系统的机械结构已得到极大的简化，基本上取消了带轮传动和齿轮传动。
机床主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”。
这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来，因此可做成“主轴单元”，俗称“电主轴”(ElectricSpindle,Motor Spindle)。
由于当前电主轴主要采用的是交流高频电动机，故也称为“高频主轴”（High FrequencySpindle)。
由于没有中间传动环节，有时又称它为“直接传动主轴”（Direct Drive Spindle)。
电主轴的优点电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快等优点，而且转速高、功率大，简化机床设计，易于实现主轴定位，是高速主轴单元中的一种理想结构。
电主轴轴承采用高速轴承技术，耐磨耐热，寿命是传统轴承的几倍。
产品特性高转速、高精度、低噪音、内圈带锁口的结构更适合喷雾润滑。
主要用途数控机床●机电设备微型电机●压力转子步进电机电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，它与直线电机技术、高速刀具技术一起，将会把高速加工推向一个新时代。
电主轴是一套组件，它包括电主轴本身及其附件：电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置。
数控机床主轴变频调速控制系统原理及应用
由 式 （1） 可 见 ， 要 改 变 电 动 机 的 转 速 ：① 改 变 磁 极对数 p，电动机的转速可作有级变速；②改变转差 率 s；③改变频率 f1。在数控机床中，交流电动机的调 速常采用变频调速的方式。
感应电动机每相的感应电动势 E1=4.44f1N1Φm≈U1
数控机床主轴驱动变频控制
数控机床主轴驱动变频控制数控机床是以计算机技术和数控技术为基础的高精度机床，其主轴是重要的动力部件，主轴的驱动直接影响到加工效率和加工质量。
传统机床主轴驱动通常采用电动机和机械传动，但无法满足数控机床高速、高精度、轻快、稳定的要求。
因此，数控机床主轴驱动采用变频控制技术，已成为现代数控机床的发展趋势之一。
1. 变频控制技术简介变频控制是指通过改变电源频率来控制电机转速的技术，可以有效提高电机运行效率、降低能耗、延长机器寿命、减少机器噪音和振动等。
变频调速系统由电源、整流器、滤波器、逆变器、电机等组成，通过对逆变器输出频率、电压、电流等参数的调节，实现对电机的精确控制，从而达到理想的速度和负载要求。
2. 数控机床主轴驱动变频控制系统设计数控机床主轴驱动变频控制系统包括功率部分和控制部分。
功率部分主要由电机、电容器、混波器、逆变器、滤波器组成；控制部分主要由控制器、编码器、触摸屏、通信模块、接口电路等组成。
(1) 电机选择首先要确定数控机床主轴使用的电机类型和功率。
大多数数控机床采用交流永磁同步电机或交流无刷电机作为主轴电机，其优点是具有稳定、高效、精度高和可控性强等特点。
在选择电机时，应该根据机床的加工工艺、精度和产量等需求来确定电机型号和功率。
(2) 逆变器设计逆变器是数控机床主轴变频控制系统的核心部件，其主要功能是将直流电源变成交流电源，并根据控制信号输出不同的频率、电压、电流等，以控制电机转速和负载。
在设计时应该确定逆变器的大小、频率、输出电压、电流、控制方式等参数，以充分满足机床的技术要求。
(3) 控制器选择控制器是数控机床主轴变频控制系统的重要部件。
它接受编码器等输入信号，根据控制程序计算要输出的电机控制信号，并将其传递给逆变器，以实现精确的转速和负载控制。
在选择控制器时，应该根据机床的加工需求和控制要求，选择性能稳定可靠、精度高的控制器。
(4) 触摸屏设计触摸屏是数控机床主轴变频控制系统的操作界面，其主要功能是提供人机交互的接口，方便操作员进行参数设置、调整和监测。
雕刻机高速电主轴主要有哪些应用类型？
雕刻机高速电主轴重要有哪些应用类型？雕刻机高速电主轴也分为很多类型，依据客户不同的使用场合可选择风冷或者水冷冷却形式，也可依据不同的雕刻材质选择不同种类的主轴。
下面瑞先祥来给大家讲解一下KOTENA的高速雕刻电机重要用在哪些类型上：，精密加工主轴优质且精密型的雕刻机主轴有着较高的作业回转精度以及平稳的运转速度，而此类主轴电机通常为高速变频电机，其功率较小。
而在高速转动时，精密型的雕刻机主轴的温升甚小以至于其造成的热变形误差很小。
因此，具备低噪音、高转速以及高精度的主轴特别适合加工精细的工件，如印章、铭牌以及胸牌礼品等等。
第二，大功率切断主轴而今，功能强大的大功率切断雕刻机主轴具有功率大及切割本领强等优质特点，其适用割字、三维立体字、制作胸牌、铭牌以及印章等产品。
而性能较好的大功率切断雕刻机主轴则能够依据电机的特性一般可分为无刷频高速交流电机以及有刷交流电机，其重要区分是：（1）无刷变频电机采纳的是的变频掌控技术调速以至于其旋转精度高、磨损小且噪音低。
而且由于无刷变频电机变频器上配备限流电路，以至于其在短时间的堵转过程中而不会烧毁电机。
（2）高强度的有刷交流电机具有高效率、低能耗以及低噪音等运作优势，并且有刷交流电机的性能牢靠并且能够伺服掌控，而相对来说，市面的有刷交流电机的成本较低且简单易用。
综上所述，以上则是雕刻机主轴的重要种类，不同的雕刻机主轴的运行效果有所不同，而不同的切割材料则需要不同的主轴来作业。
而用户在哪里可以找到好的雕刻机主轴呢？用户则可以认真售后服务优质的雕刻机主轴厂家来进行参考。
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【超星雕刻机】系列详解-木工雕刻机实现准确计时加工无误技巧
2017年12月30日天气晴木工雕刻机实现准确计时加工无误技巧(1)具体设定方法为：根据不同型号的木工雕刻机的行程范围，采用手工运动机床的方式，将机床分别运动到三轴的极限位置，直到撞到行程开关，分别记录X、y、Z三轴可以运动到的最小、最大坐标值，输入位置参数中的相应位置即可。
(2)换刀位。
本组参数用于设置方便换刀的“换刀位”的X、y、Z三轴坐标。
设置好“换刀位”之后，使用“特例运动”中的“去换刀位”后，机头将运动到设定的位置，等待操作者进行换刀操作。
具体的设置方法为：手工控制机床运动到方便换刀操作的位置，记录当前的机床坐标值，将其输入到相应的“位置参数”中即可。
（3）对刀位。
本组参数用于设置使用对刀仪对刀时，对刀仪中心所处的X、y坐标及Z轴快速下降距离(Z轴数值)。
“加工计时”可以让操作者在雕刻之前预先知道雕刻所用的时间。
它的计算是根据设置的雕刻参数，加工当前雕刻文件所用的时间，这个时间不包括中间的换刀、定位等时间，是一个估算值。
影响“加工计时”的雕刻参数包括进给速度、落刀速度、落刀延迟、Z轴行程等，还与“优先模式”有关。
路径属性开关设置“路径属性开关”主要用来控制加工过程中是否使用路径自带的参数进行加工。
这些参数包括“进给速度”“主轴转速”“慢速落刀距离”“快速抬刀高度”和“落刀延迟时间”。
“路径属性开关设置”命令在“扩展功能”中，可以按组合键“Alt~-G”然后按“K”键来调用，系统会弹出“路径属性开关”对话框，系统默认5个选项都为禁止状态，要打开某个或几个选项，只需用鼠标点击该项使其前边的小方框上有“√”的标志即可，也可以通过“Tab”键移动光标，然后按“Space"’键，将需要的选项打开。
对于高水平的编程人员或者成熟的工艺，可以在刀具路径编程时设置好雕刻加工的各项参数，加工时打开“路径属性开关’，按照路径自带参数进行加工即可，但在试切及刚开始加工时，应关闭“进给速度“开关，设置一个较低的进给速度进行试切。
雕刻机电主轴的知识
检查控制计算机中的CPU风扇和电源风扇工作情况， 检查是否有病毒，检查与USB线接触是否牢靠。
日常维护保养：每天要将工作现场清理干净，保持 设备整洁，确保主轴电机、工作台面、控制柜的清 洁；每天要注意主轴冷却水的循环是否流畅，水泵 的电源是否接通，冷却水少、不出水或者水温高， 均可造成主轴电机的损坏。
同时电机外壳带有冷却系统，高速电主轴主要有带 冷却系统的壳体，定子、转子、轴承等部分组成， 工作时通过改变电流的频率来实现增减速度，所以 当我们在选择时需要考虑到一下几点： 1、主轴径向是否受力。主要参考是能否高速切割质 地较硬的材料。有些主轴只能在很低的速度下切割 较硬的材料，否则主轴表现会严重丢转，一段时间 后影响主轴精度。
定期维护保养：清洁主轴，X、Y、Z轴传动的轴承、 导轨、齿轮、精密齿条，并加润滑油（黄油）。加 润滑油时，要是润滑油能够均匀分布在传动部件上， 可延长设备的使用寿命。
检查连接电缆是否正常连接，接近开关接线有无松 动，是否连接牢靠。检查X、Y、Z三个方向的步进电 机、电机轴的固定螺丝是否松动。
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每天还应清理主轴电机的卡头、系螺母。
2、不同速度旋转，尤其是高速旋转，声音是否均匀 和谐。 3、如果要追求加工高效率，加工时既要速度快，同 时吃刀量又大，如加工实木材料等，就需要2.2KW以 上功率的主轴电机。
4、雕刻机的主轴标准配置根据设备的规格不同有不 同的配置。
5、该主轴电机是否采用高精度轴承，如果不采用高 精度轴承，表现是主轴电机长时间高速旋转后过热， 影响主轴电机的使用寿命。
同时电机外壳带有冷却系统高速电主轴主要有带冷却系统的壳体定子转子轴承等部分组成工作时通过改变电流的频率来实现增减速度所以当我们在选择时需要考虑到一下几点
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数控机床电主轴分类及变频调速的三种控制方式
一般地，主轴包括三种：机械主轴、异步电主轴和同步电主轴。
机械主轴就是用皮带连接在机器上。
电主轴是数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，它与直线电机技术、高速刀具技术一起，将高速加工推向一个新时代。
在数控机床中，电主轴通常采用变频调速方法。
目前主要有普通变频驱动和控制、矢量控制驱动器的驱动和控制以及直接转矩控制三种控制方式。
1、普通变频为标量驱动和控制，其驱动控制特性为恒转矩驱动，输出功率和转速成正比。
普通变频控制的动态性能不够理想，在低速时控制性能不佳，输出功率不够稳定，也不具备C轴功能。
但价格便宜、结构简单，一般用于磨床和普通的高速铣床等。
2、矢量控制技术模仿直流电动机的控制，以转子磁场定向，用矢量变换的方法来实现驱动和控制，具有良好的动态性能。
矢量控制驱动器在刚启动时具有很大的转矩值，加之电主轴本身结构简单，惯性很
小，故启动加速度大，可以实现启动后瞬时达到允许极限速度。
这种驱动器又有开环和闭环两种，后者可以实现位置和速度的反馈，不仅具有更好的动态性能，还可以实现C轴功能；而前者动态性能稍差，也不具备C轴功能，但价格较为便宜。
3、直接转矩控制是继矢量控制技术之后发展起来的又一种新型的高性能交流调速技术，其控制思想新颖，系统结构简洁明了，更适合于高速电主轴的驱动，更能满足高速电主轴高转速、宽调速范围、高速瞬间准停的动态特性和静态特性的要求，已成为交流传动领域的一个热点技术。
通过上述不难看出，不同的电主轴稳定性能是不同的，所以在购买数控雕刻机设备时，参照自己的实际加工以及加工工艺选择合适的电主轴，在满足需求的基础上选择合适的才是最好的。