数控诊修学习资料.ppt

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1、数控诊修3.1主轴驱动系统数控车床的主传动系统现在一般采用交流主轴电动机，通过带传动或主轴箱内２～４级齿轮变速传动主轴。由于这种电动机调速范围宽而且又可无级调速，因此大大地简化了主轴箱的结构。主轴电动机在额定转速时可输出全部功率和最大转矩，随着转速的变化，功率和转矩将发生变化；也有的主轴由交流调速电动机通过两级塔轮直接带动，并由电气系统无级调速，由于主传动链中没有齿轮，故噪声很小。上一页下一页返回3.1主轴驱动系统3.1.2数控机床对主轴驱动的要求１数控机床对主传动的要求随着数控技术的不断发展，传统

2、的主轴驱动已不能满足要求，现代数控机床对主传动提出了更高的要求。（１）要有宽的调速范围，数控机床的主传动要保证加工时选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。（２）数控机床主轴的变速是依指令自动进行的，要求能在较宽的转速范围内进行无级调速，并减少中间环节，简化主轴箱。上一页下一页返回3.1主轴驱动系统（３）在整个速度范围内要求主轴均能提供切削所需的功率，并尽可能在全速范围内提供主轴电动机的最大功率，即主轴恒功率范围要宽。（４）要求主轴的正、反向转动时都可进行自动加减速控制。（５）为

3、了满足数控车床等具有的螺纹车削功能，要求主轴能与进给系统实现同步控制，即要求主轴具有旋转尽给轴（Ｃ轴）的控制功能；为满足加工中心的自动换刀以及某些加工工艺（如进镗孔时退刀）的需要，还要求主轴具有高精度的准停功能等。上一页下一页返回3.1主轴驱动系统为满足上述要求，早期的数控机床常用直流主轴驱动系统。但由于直流电动机受机械换向的影响，其使用和维护都比较麻烦，并且其恒功率调速范围小。进入２０世纪８０年代后期，随着微电子技术、交流调速理论和大功率半导体的发展，交流驱动进入实用阶段，一方面鼠笼式交流电动机不像

4、直流电动机那样有机械换向带来的麻烦和在高转速、大容量方面受到限制；另一方面目前的交流主轴驱动的性能已达到直流驱动的水平，甚在噪声方面还有所降低，所以交流驱动有取代直流驱动的趋势。上一页下一页返回3.1主轴驱动系统２数控机床对主轴电动机的要求（１）主轴电动机的输出功率要大，因为数控机床上大约９０％以上的切削力都靠主轴电动机提供。（２）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

5、性高、寿命长、易维护。（８）体积小、重量轻，与机械连接容易。上一页下一页返回3.1主轴驱动系统３主轴电动机交流伺服电动机的结构有笼型感应电动机和永磁同步电动机两种。而交流主轴电动机与进给电动机不同，交流主轴电动机采用感应电动机形式，这是因为受永磁体的限制，当容量做得很大时电动机成本太高，另外数控机床主轴驱动系统不必像进给伺服驱动系统那样，要求如此高的性能，因此，采用感应电动机完全能满足主轴的要求。作为数控机床的主轴电动机，虽然可以采用普通笼型感应电动机，但一般而言，交流主轴电动机是专门设计的，如为了

6、定子铁芯上加工有轴向通风孔以利于散热，为此电动机的外形多呈多边形而不是圆形。上一页下一页返回3.1主轴驱动系统3.1.3主轴编码器数控车床主轴编码器采用与主轴同步的光电脉冲发生器。该装置可以通过中间轴上的齿轮或同步带轮１∶１与主轴同步转动，也可以通过弹性联轴器与主轴同轴安装。利用主轴编码器检测主轴的运动信号，一方面可实现主轴调速的数字反馈；另一方面可用于进给运动的控制，例如车螺纹时，控制主轴与刀架之间的准确运动关系。数控车床主轴的转动与进给运动之间没有机械方面的直接联系，为了加工螺纹，要求输给进给伺服

7、电动机的脉冲数与主轴的转数应有相位关系，主轴脉冲发生器起到了主轴传动与进给传动的联系作用。上一页下一页返回3.1主轴驱动系统旋转编码器是一种旋转式测量装置，通常安装在被测轴上，随被测轴一起转动，可将被测轴的角位移转换成增量脉冲形式或绝对式的代码形式，所以有增量式和绝对式两种类型。按其结构又可分为光电式、接触式和电磁感应式。１增量式光电编码器常用的增量式编码器是增量式光电编码器。增量式光电编码器也称光电盘，其原理如图3-1所示。上一页下一页返回3.1主轴驱动系统增量式光电编码器检测装置由光源、聚光镜、

8、光电盘、光栏板、光电元器件（如光电管）、整形放大电路和数字显示装置等组成。光电盘和光栏板用玻璃研磨抛光制成，玻璃的表面在真空中镀一层不透明的铬，然后用照相腐蚀法，在光电盘的边缘上开有间距相等的透光狭缝。在光栏板上制成两条狭缝，每条狭缝的后面对应安装一个光电管。当光电盘随被测轴一起转动时，每转过一个狭缝，光电管就会感受到一次光线的明暗变化，使光电管的电阻值改变，这样就把光线的明暗变化转变成电信号的强弱变化，而这个电信号的强弱变化近似于正弦波的信号，经过整形