主轴驱动系统和主

性能超过直流 交流主轴驱动 系统正在逐步 取代直流系统
机电学院
交流主轴驱动系统
数字化设计与制造
感应电机交流主轴驱动系统
Title （如笼型电动机或异步电动机）
永磁交流主轴电机系统
Title
开关磁阻型主轴驱动系统
Title
机电学院
数字化设计与制造
不同类型的主轴系统的特点和使用范围
1
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。
数字化设计与制造
主轴驱动系统和主轴电机的发展趋势
1
主轴驱动系统概述
2
主轴驱动系统的发展趋势
3 不同类型的主轴系统的特点和使用范围
4
现代机床主轴发展趋势
5
常用的主轴驱动系统介绍
机电学院
主轴驱动系统概述
数字化设计与制造
主轴驱动系统介绍
Title
数控机床对主轴驱动系统的
Title 要求
机电学院
主轴驱动系统概述
机电学院
数字化设计与制造
不同类型的主轴系统的特点和使用范围
6
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 .
机电学院
数字化设计与制造
不同类型的主轴系统的特点和使用范围
4
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。
机电学院
现代机床主轴电机发展趋势
数字化设计与制造
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。
三菱电机CNC简介.Flv
机电学院
数字化设计与制造
不同类型的主轴系统的特点和使用范围
5
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。
数字化设计与制造
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
机电学院
主轴驱动系统的发展趋势
数字化设计与制造
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 。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
数字化设计与制造
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。
机电学院
数控机床对主轴驱动系统的要求
机电学院
数字化设计与制造
不同类型的主轴系统的特点和使用范围
2
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。
机电学院
现代机床主轴发展趋势
数字化设计与制造
❖ 电主轴是将机床主轴与主轴电机融为一体的高新技术产品。电主轴实际 是指电主轴系统，由电主轴、驱动控制器、编码器、润滑装置、冷却装 置等组成。电主轴系统是数控机床三大高新技术之一(高速电主轴、数 控系统、送给驱动)。随着数控技术及切削刀具的飞跃发展，越来越多 的机械制造装备都在不断向高速、高精、高效、高智能化发展，电主轴 已成为最能适应上述高性能工况的数控机床核心功能部件之一，尤其是 在多轴联动、多面体加工、并联机床、复合加工机床等诸多先进产品中， 电主轴的优异特点是机械主轴单元不能替代的。
机电学院
数字化设计与制造
不同类型的主轴系统的特点和使用范围
3
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。
直流电动机工作原理-.Flv 直流电动机的结构-.Flv 直流电动机动画-.Flv 交流异步电动机动画-.Flv 多极交流发电机-.Flv
机电学院
主轴驱动系统的发展趋势
数字化设计与制造
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