1、主軸驅動系統第1頁，共14頁，2022年，5月20日，6點51分，星期日本章內容第一節 概述第二節 主軸驅動裝置的工作原理第三節 主軸分段無級調速控制第四節 主軸準停控制第2頁，共14頁，2022年，5月20日，6點51分，星期日第一節 概述對主軸驅動的要求 較寬的調速范圍 、無級調速恒功率范圍要寬要求主軸在正、反向轉動時均可進行自動加減速控制，要求在有四象限的驅動能力，并且加減速時間短。 為滿足加工中心自動換刀（ATC）以及某些加工工藝的需要，要求主軸具有高精度的準停控制。 在車削中心上，還要求主軸能具有旋轉進給軸（C軸）的控制功能。第3頁，共14頁，2022年，5月20日，6點51分，星期

2、日第二節 主軸驅動裝置的工作原理一、對主軸電動機的要求電動機的輸出功率要大。 在大的調速范圍內速度應穩定，而且恒功率的速度范圍寬。 在斷續負載下電動機轉速波動小，過載能力強。加減速時間短。 電動機溫升低。 振動、噪聲小。 電動機的可靠性高、壽命長、維護容易。體積小，重量輕。分類：主軸直流電動機：勵磁式直流電機類型中的他激直流電機。主軸交流電動機：鼠籠型感應電動機 第4頁，共14頁，2022年，5月20日，6點51分，星期日二、交流主軸電動機第二節 主軸驅動裝置的工作原理第5頁，共14頁，2022年，5月20日，6點51分，星期日1、交流主軸驅動系統調速：轉速公式：調速方法：變頻調速是最適用的方

3、法，主要有： 壓頻（u/f）調速 矢量變換控制調速三、交流主軸驅動裝置f 定子電源頻率p 磁激對數S 轉差率ns 定子旋轉磁場轉速n 轉子轉速第6頁，共14頁，2022年，5月20日，6點51分，星期日Tn10203040100020003000恒轉矩調速特性曲線1、交流主軸驅動系統調速變頻調速的控制方法恒轉矩調速 T=CTmI2cos 2 其中T不變，則需u1/f1為常數k11：定子每相繞組等效匝數m：每極磁通量u1：定子相電壓CT：轉矩常數I2：折算到定子上的轉子電流Cos2：轉子電路功率因數第7頁，共14頁，2022年，5月20日，6點51分，星期日Tn10203040100020003

4、000恒Tm調速特性曲線1、交流主軸驅動系統調速變頻調速的控制方法恒最大轉矩Tmax調速若低速時Tmax不變，則需E1/f1為常數第8頁，共14頁，2022年，5月20日，6點51分，星期日1、交流主軸驅動系統調速變頻調速的控制方法恒功率調速10203040506010002000nT第9頁，共14頁，2022年，5月20日，6點51分，星期日三、交流主軸驅動裝置2、交流主軸驅動特性曲線轉矩與轉速的關系曲線功率與轉速的關系曲線第10頁，共14頁，2022年，5月20日，6點51分，星期日第三節 主軸分段無級調速控制一、概述數控機床常采用14擋齒輪變速與無級調速相結合的方式，即所謂分段無級變速的

5、方式，來彌補電動機低速段輸出力矩無法滿足機床強力切削的要求，采用機械齒輪減速，增大了輸出扭矩，并利用齒輪換擋擴大了調速范圍。主軸驅動裝置CNCPLCM齒輪變速箱M41M42數控系統通過程序中的S代碼來控制主軸電動機的驅動調速電路，同時采用開關量信號（程序上用M41M44代碼）來控制機械齒輪變速自動換擋的執行機構。第11頁，共14頁，2022年，5月20日，6點51分，星期日二、自動換擋的實現自動換擋執行機構是一種電機轉換裝置，常用的有液壓撥叉和電磁離合器。液壓撥叉換擋 液壓撥叉是一種用一只或幾只液壓缸帶動齒輪移動的變速機構。 到位：感應開關等元件檢測。 頂齒處理：微電機緩慢旋轉。電磁離合器換擋 數控機床中常使用無滑環摩擦片式電磁離合器和牙嵌式電磁離合器。第三節 主軸分段無級調速控制第12頁，共14頁，2022年，5月20日，6點51分，星期日第三節 主軸分段無級調速控制液壓撥叉換擋頂齒處理：正常工作時，離合器脫開，齒輪換擋時，主軸M1停止工作而離合器吸合，微電動機M2工作，帶動主軸慢速轉動。同時，油缸移動齒輪，從而順利嚙合。第13頁，共14頁，2022年，5月20日，6點51分，星期日第四節 主軸準停控制一、定義 主軸準停功能：又