引用 主轴电机与伺服电机的区别

引用主轴电机与伺服电机的区别

2010-06-19 16:26:42| 分类：默认分类| 标签：无|字号大中小订阅

本文引用自落叶随风《主轴电机与伺服电机的区别》

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落叶随风的主轴电机与伺服电机的区别

主轴电机与伺服电机有什么区别？

答:数控机床用电机主要有两种电机:进给伺服电机和主轴电机。

数控机床对进给伺服电机的要求主要为:

(1)机械特性:要求伺服电机的速降小、刚度大;

(2)快速响应的要求:这在轮廓加工，特别对曲率大的加工对象进行高速加工时要求较严格;

(3)调速范围:这可以使数控机床适用于各种不同的刀具、加工材质;适应于各种不同的加工工艺;

(4)一定的输出转矩，并要求一定的过载转矩。机床进给机械负载的性质主要是克服工作台

的摩擦力和切削的阻力，因此主要是"恒转矩"的性质。

对主轴电机的要求主要为:

(1)足够的输出功率，数控机床的主轴负载性质近似于"恒功率"，也就是当机床的主轴转速高时，输出转矩较小;主轴转速低时，输出转矩大;即要求主轴驱动装置要具有"恒功率"的性质;

(2)调速范围:为保证数控机床适用于各种不同的刀具、加工材质;适应于各种不同的加工工艺，要求主轴电机具有一定的调速范围。但对主轴的要求比进给低;

(3)速度精度:一般要求静差度小于5 ％，更高的要求为小于1％;

(4)快速:主轴驱动装置有时也用在定位功能上，这就要求它也具有一定的快速性。

为什么伺服电机和主轴电机的输出指标不同，伺服电机以转矩(N.m)，主轴以功率(kW)为指标？

答:一般说来，伺服电机和主轴电机在数控机床里作用不同，伺服电机驱动机床的工作台，

工作台的负载阻尼为折合到电机轴上的转矩，所以伺服电机以转矩(N.m) 为指标。主轴电机驱动机床的主轴，它的负载必需满足机床的功率，所以主轴电机以功率(kW)为指标。这是

习惯的叫法。其实，通过力学公式的换算，这两个指标可以进行互算。

伺服电机的特性曲线是怎么样？曲线上哪些是典型的参数点？

答:图1为伺服电机的主要特性曲线之一。

在图上，ωmax为额定速度和最大允许速度。

T0为连续额定堵转转矩，T2为连续额定转矩，Tmax为最大堵转转矩，T1为为断续额定转矩。P0为额定输出功率，Pmax为最大输出功率。堵转转矩是指电机转子在其所有角位堵

住时所产生的转矩的最小测得值。

以FANUC 的伺服电机为例，以上特性曲线是对应电机电流为正弦、环境温度为20℃的情况，并有±10%的容差。如果环境温度高于它，工作的极限还得降低。由于铁磁材料的温度系数为负，因此，特性曲线上的值要降低。对于大于20℃的情况，每升高1℃曲线上的值

对FANUC的αi大约降低0.19% ,对αis大约为0.11%;建议选择70%的电机额定值作为负

载满负荷。

伺服电机从额定堵转转矩到高速运转时，为什么转矩降低(参见图1)？

答:转矩降低主要是由于电机绕组的散热变坏和机械部分发热引起的。高速时，电机温升变

大，因此，正确使用伺服电机前一定要对电机的负载进行验算。

如何验算伺服电机的负载？

答:一般伺服电机有两种负载:阻尼负载和惯性负载;验算的结果要使电机输出轴的阻尼负载

转矩不超过特性曲线允许的范围;验算惯性负载主要是计算电机轴上的惯量，然后计算是否满足加、减速时间的要求。

使用FANUC的交流伺服电机，对负载惯量有什么要求？

答:负载惯量很大地影响伺服电机的控制能力和快速加减速时间。因此，正确选择负载惯量的大小十分重要。对于FANUC的α、αi、αis系列的伺服电机，如果折合到电机轴上的负载惯量等于或小于电机转子的惯量，工作不会发生问题。一般稳定正常工作要求折合到电机轴上的负载惯量小于电机转子的3倍。如果生产机械折合到电机轴上的负载惯量大于电机转子的3-5倍时，还按正常调试的参数设定，系统可能工作不正常。要尽量避免采用这种负载工作。需要时联系FANUC的技术人员解决。

FANUC伺服电机αis与βis有什么区别？

答:除电机的参数不同外，αis和电机的编码器为1000,000/rev;而伺服电机βis的编码器却是130,000/rev。αis更适合于高精度的加工。

FANUC的βis伺服电机是否可用于模具加工？

答:不同精度的模具对加工精度的要求也不同，对模具加工设备的要求也不同。档次为中、低档的模具，如果选择βis伺服电机、加上数控系统FS-0i有关的高精度加工功能是可以加工出符合要求的模具。但对中、高档的模具加工最好选择αis的伺服电机和具有高精、高速功能的数控系统，比如FANUC数控系统FS-18i。

对立式加工中心，当伺服急停或报警时，伺服单元的主接触器MCC断电，由于伺服电机的制动有滞后，机床的主轴箱就会下滑，甚至损坏工具或工件，如何克服这个缺陷？

答: FANUC的数控系统，有一个"制动器控制功能"，可以在一定的范围内延时控制MCC 断电的时间，另外，还可以延时急停起作用时间;设一般制动器动作的时间为t1，选择MCC 动作时间t2大于t1，急停起作用时间为t3，t3> t2，就可以达到控制主轴箱下滑目的。比如，选择t1=50-100ms，t2=200 ms，t3=400ms就可以防止主轴箱下滑。

使用主轴电机时与负载的工作制有什么关系？

答:工作制表明电机在不同负载下的允许循环时间。电动机工作制为:S1~S10;其中:

(1)S1工作制:连续工作制，保持在恒定负载下运行至热稳定状态;简称为S1;

(2)S2工作制:短时工作制，本工作制简称为S2，随后应标以持续工作时间。如S2 60min;

(3)S3工作制:断续周期工作制，按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段停机、断能时间。本工作制简称为S3，随后应标以负载持续率，如S3 25%;

(4)S4工作制:包括起动的断续周期工作制。本工作制简称为S4，随后应标以负载持续率以及折算到电机轴上的电机转动惯量JM、负载转动惯量Jext，如S4 25% JM=0.15kg.m2, Jext=0.7 kg.m2;

(5)S5工作制:包括电制动的断续周期工作制。本工作制简称为S5，随后应标以负载持续率以及折算到电机轴上的电机转动惯量JM、负载转动惯量Jext，如S5

25% JM=0.15kg.m2, Jext=0.7 kg.m2;

(6)S6工作制:连续周期工作制。每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段空载运行时间，无停机、断能时间。本工作制简称为S6，随后应标以负载持续率，如S6 40%;

(7)其他还有:

S7工作制:包括电制动的连续周期工作制;

S8工作制:包括负载-转速相应变化的连续周期工作制;

S9工作制:负载和转速作非周期变化的连续周期工作制;