主軸驅(qū)動系統(tǒng)和主軸電機(jī)發(fā)展趨勢

P11機(jī)電五班第三學(xué)習(xí)小組主軸驅(qū)動系統(tǒng)和主軸電機(jī)發(fā)展趨勢主軸驅(qū)動系統(tǒng)和主軸電機(jī)的發(fā)展趨勢主軸驅(qū)動系統(tǒng)概述1主軸驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢2不同類型的主軸系統(tǒng)的特點和使用范圍3現(xiàn)代機(jī)床主軸發(fā)展趨勢4常用的主軸驅(qū)動系統(tǒng)介紹5主軸驅(qū)動系統(tǒng)概述Title主軸驅(qū)動系統(tǒng)介紹

Title數(shù)控機(jī)床對主軸驅(qū)動系統(tǒng)的要求

主軸驅(qū)動系統(tǒng)也叫主傳動系統(tǒng)，是在系統(tǒng)中完成主運(yùn)動的動力裝置部分。主軸驅(qū)動系統(tǒng)通過該傳動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變成主軸上安裝的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合進(jìn)給運(yùn)動，加工出理想的零件。它是零件加工的成型運(yùn)動之一，它的精度對零件的加工精度有較大的影響。

主軸驅(qū)動系統(tǒng)概述1、調(diào)速范圍寬并實現(xiàn)無極調(diào)速

2、恒功率范圍要寬

3、具有4象限驅(qū)動能力

4、具有位置控制能力

5、具有較高的精度與剛度，傳動平穩(wěn)，噪音低

6、良好的抗振性和熱穩(wěn)定性數(shù)控機(jī)床對主軸驅(qū)動系統(tǒng)的要求主軸驅(qū)動系統(tǒng)包括主軸驅(qū)動器和主軸電動機(jī)。數(shù)控機(jī)床主軸的無級調(diào)速則是由主軸驅(qū)動器完成。主軸驅(qū)動系統(tǒng)分為直流驅(qū)動系統(tǒng)和交流驅(qū)動系統(tǒng)，目前數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動多采用交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)即交流主軸電動機(jī)配備變頻器或主軸伺服驅(qū)動器控制的方式。

主軸驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主軸驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢推出了交流驅(qū)動系統(tǒng)，標(biāo)志著新一代驅(qū)動系統(tǒng)的開始

直流驅(qū)動系統(tǒng)

良好的調(diào)速性能輸出力矩大過載能力強(qiáng)精度高控制原理簡單易于調(diào)整性能超過直流交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)正在逐步取代直流系統(tǒng)

70-8080初目前交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)Title

感應(yīng)電機(jī)交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)（如籠型電動機(jī)或異步電動機(jī)）Title永磁交流主軸電機(jī)系統(tǒng)

Title開關(guān)磁阻型主軸驅(qū)動系統(tǒng)

不同類型的主軸系統(tǒng)的特點和使用范圍1普通籠型異步電動機(jī)配齒輪變速箱這是最經(jīng)濟(jì)的一種方法主軸配置方式，但只能實現(xiàn)有級調(diào)速，由于電動機(jī)始終工作在額定轉(zhuǎn)速下，經(jīng)齒輪減速后，在主軸低速下輸出力矩大，重切削能力強(qiáng)，非常適合粗加工和半精加工的要求。如果加工產(chǎn)品比較單一，對主軸轉(zhuǎn)速沒有太高的要求，配置在數(shù)控機(jī)床上也能起到很好的效果；它的缺點是噪音比較大，由于電機(jī)工作在工頻下，主軸轉(zhuǎn)速范圍不大，不適合有色金屬和需要頻繁變換主軸速度的加工場合。

不同類型的主軸系統(tǒng)的特點和使用范圍2普通籠型異步電動機(jī)配簡易型變頻器可以實現(xiàn)主軸的無級調(diào)速，主軸電動機(jī)只有工作在約500轉(zhuǎn)/分鐘以上才能有比較滿意的力矩輸出，否則，特別是車床很容易出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)的情況，一般會采用兩擋齒輪或皮帶變速，但主軸仍然只能工作在中高速范圍，另外因為受到普通電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速的限制，主軸的轉(zhuǎn)速范圍受到較大的限制。這種方案適用于需要無級調(diào)速但對低速和高速都不要求的場合，例如數(shù)控鉆銑床。國內(nèi)生產(chǎn)的簡易型變頻器較多。不同類型的主軸系統(tǒng)的特點和使用范圍3普通籠型異步電動機(jī)配通用變頻器目前進(jìn)口的通用變頻器，除了具有U/f曲線調(diào)節(jié)，一般還具有無反饋矢量控制功能，會對電動機(jī)的低速特性有所改善，配合兩級齒輪變速，基本上可以滿足車床低速（100—200轉(zhuǎn)/分鐘）小加工余量的加工，但同樣受最高電動機(jī)速度的限制。這是目前經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床比較常用的主軸驅(qū)動系統(tǒng)。不同類型的主軸系統(tǒng)的特點和使用范圍三菱電機(jī)CNC簡介.Flv4專用變頻電動機(jī)配通用變頻器一般采用有反饋矢量控制，低速甚至零速時都可以有較大的力矩輸出，有些還具有定向甚至分度進(jìn)給的功能，是非常有競爭力的產(chǎn)品。提供通用變頻器的廠家以國外公司為主，如：西門子、安川、富士、三菱、日立等。中檔數(shù)控機(jī)床主要采用這種方案，主軸傳動兩擋變速甚至僅一擋即可實現(xiàn)轉(zhuǎn)速在100—200r/min左右時車、銑的重力切削。不同類型的主軸系統(tǒng)的特點和使用范圍5伺服主軸驅(qū)動系統(tǒng)

伺服主軸驅(qū)動系統(tǒng)具有響應(yīng)快、速度高、過載能力強(qiáng)的特點，還可以實現(xiàn)定向和進(jìn)給功能，當(dāng)然價格也是最高的，通常是同功率變頻器主軸驅(qū)動系統(tǒng)的2--3倍以上。伺服主軸驅(qū)動系統(tǒng)主要應(yīng)用于加工中心上，用以滿足系統(tǒng)自動換刀、剛性攻絲、主軸C軸進(jìn)給功能等對主軸位置控制性能要求很高的加工。不同類型的主軸系統(tǒng)的特點和使用范圍6電主軸

電主軸是主軸電動機(jī)的一種結(jié)構(gòu)形式，驅(qū)動器可以是變頻器或主軸伺服，也可以不要驅(qū)動器。電主軸由于電機(jī)和主軸合二為一，沒有傳動機(jī)構(gòu)，因此，大大簡化了主軸的結(jié)構(gòu)，并且提高了主軸的精度，但是抗沖擊能力較弱，而且功率還不能做得太大，一般在10KW以下。由于結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，電主軸主要向高速方向發(fā)展，一般在10000r/min以上。目前安裝電主軸的機(jī)床主要用于精加工和高速加工

.現(xiàn)代機(jī)床主軸電機(jī)發(fā)展趨勢1、現(xiàn)代機(jī)床主軸發(fā)展趨勢是逐漸由傳統(tǒng)機(jī)床主軸向電主軸過渡。傳統(tǒng)機(jī)床主軸是通過傳動裝置帶動主軸旋轉(zhuǎn)而工作的，電主軸的主要特點是將電機(jī)置于主軸內(nèi)部，通過驅(qū)動電源直接驅(qū)動主軸進(jìn)行工作，實現(xiàn)了電機(jī)、主軸的一體化功能。與傳統(tǒng)機(jī)床主軸相比，電主軸具有十分明顯的優(yōu)勢。由于主軸由內(nèi)裝式電機(jī)直接驅(qū)動，省去了皮帶、齒輪、聯(lián)軸節(jié)等中間變速和傳動裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、效率高、噪聲低、振動小和精度高等特點。而且利用交流變頻技術(shù)，電主軸可以在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實現(xiàn)無級變速，以適應(yīng)機(jī)床工作時各種工況和負(fù)載變化的需要。常用的主軸驅(qū)動系統(tǒng)介紹日本發(fā)那科公司-Flv1

FANUC（法那科）公司主軸驅(qū)動系統(tǒng)

從80年代開始，該公司已使用了交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)，直流驅(qū)動系統(tǒng)已被交流驅(qū)動系統(tǒng)所取代。目前三個系列交流主軸電動機(jī)為：S系列電動機(jī)，額定輸出功率范圍1.5～37KW；H系列電動機(jī)，額定輸出功率范圍1.5～22KW；P系列電動機(jī)，額定輸出功率范圍3.7～37KW。該公司交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)的特點為：①采用為處理器控制技術(shù)，進(jìn)行矢量計算，從而實現(xiàn)最佳控制。②主回路采用晶體管PWM逆變器，使電動機(jī)電流非常接近正弦波性。③具有主軸定向控制、數(shù)字和模擬輸入接口等功能。常用的主軸驅(qū)動系統(tǒng)介紹2

SIEMENS（西門子）公司主軸驅(qū)動系統(tǒng)SIEMENS公司生產(chǎn)的直流主軸電動機(jī)有1GG5、1GF5、1GL5和1GH5四個系列，與這四個系列電動機(jī)配套的6RA24、6RA27系列驅(qū)動裝置采用晶閘管控制。80年代初期，該公司又推出了1PH5和1PH6兩個系列的交流主軸電動機(jī)，功率范圍為3～100KW。驅(qū)動裝置為6SC650系列交流主軸驅(qū)動裝置或6SC611A（SIMODRIVE611A）主軸驅(qū)動模塊，主回路采用晶體管SPWM變頻器控制的方式，具有能量再生制動功能。另外，采用為處理器80186可進(jìn)行閉環(huán)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩控制及磁場計算，從而完成矢量控制。同過選件實現(xiàn)C軸進(jìn)給控制，在不需要CNC的幫助下，實現(xiàn)主軸的定位控制。西門子電機(jī)新產(chǎn)品1LE1.flv常用的主軸驅(qū)動系統(tǒng)介紹3

DANFOSS（丹佛斯）公司系列變頻器

該公司目前應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床上的變頻器系列常用的有：VLT2800，可并列式安裝方式，具有寬范圍配接電機(jī)功率：0.37KW-7.5KW200V/400；VLT5000，可在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行精確的滑差補(bǔ)償，并在3ms內(nèi)完成。在使用串行通訊時，VLT5000對每條指令的響應(yīng)時間為0.1ms，可使用任何標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)與VLT5000匹配。常用的主軸驅(qū)動系統(tǒng)介紹4

HITACHI（日立）公司系列變頻器

HITACHI公司的主軸變頻器應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床上通常有：L100系列通用型變頻，額定輸出功率范圍為0.2KW-7.5KW，V/f特性可選恒轉(zhuǎn)矩/降轉(zhuǎn)矩，可手動/自動提升轉(zhuǎn)矩，載波頻率0.5HZ-16HZ連續(xù)可調(diào)。日立SJ100系列變頻器，是一種矢量型變頻，額定輸出功率范圍為0.2KW-7.5KW，載波頻率在0.5HZ-16HZ內(nèi)連續(xù)可調(diào)，加減速過程中可分段改變加減速時間，可內(nèi)部/外部啟動直流制動；日立SJ200/300系列變頻器，額定輸出功率范圍為0.75KW-132KW，具有2臺電機(jī)同時無速度傳感器矢量控制運(yùn)行且電機(jī)常數(shù)在/離線自整定。常用的主軸驅(qū)動系統(tǒng)介紹5

HNC（華中數(shù)控）公司系列主軸驅(qū)動系統(tǒng)HSV-20S是武漢華中數(shù)控股份有限公司推出的