资源描述：
《数控机床主轴控制ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第5章、数控机床主轴的控制5.1概述5.2直、交流主轴电动机及其驱动控制5.3主轴驱动装置的工作原理5.4主轴分段无级调速及控制5.5.主轴准停控制数控机床的主传动系统包括主轴电动机、传动系统和主轴组件，与普通机床的主传动系统相比，结构比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级变速来承担，省去了繁杂的齿轮变速结构，有些只有二级或三级齿轮变速系统用以扩大电动机的无级调速的范围。5.1概述5.1.1对主传动系统的要求1调速范围各种不同的机床的调速范围的要求不同。多用途、通用性大的机床要求主轴的调速范围大，不但有低速大转矩，而且还要有较高的速
2、度，如车削加工中心；而对于专用数控机床就不需要较大的调速范围，如数控齿轮加工机床、为汽车工业大批量生产而设计的数控钻镗床；还有些数控机床，不但要求能够加工黑色金属材料，还要加工铝合金等有色金属材料，这就要求变速范围大，且能超高速切削。5.1.1对主传动系统的要求2热变形电动机、主轴及传动件都是热源。低温升、小的热变形是对主传动系统的要求的重要指标。3主轴的旋转精度和运动精度主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件下测量主轴前端和距离前端300mm处的径向圆跳动和端面圆跳动值。主轴在工作速度旋转时测量上述的两项精度称为运动精度.数控机床要求有高
3、的旋转精度和运动精度.5.1.1对主传动系统的要求4主轴的静刚度和抗振性由于数控机床精度较高,主轴的转速又很高,因此对主轴的静刚度和抗振性要求较高.主轴的轴径尺寸,轴承类型及配置方式,轴承预紧量大小,主轴组件的质量分布是否均匀及主轴组件的静刚度和抗振性都会产生影响.5主轴组件的耐磨性主轴组件必须有足够的耐磨性,使之能够长期保持良好的精度.凡机械摩擦的部件,如轴承,锥孔等都应有足够高的硬度,轴承处还应有良好的润滑.5.1.2主轴变速方式1.无级变速数控机床一般采用直流或交流主轴伺服电动机实现主轴无级变速.交流主轴电动机及交流变频驱动装置(笼型感应交流电
4、动机配置矢量变换变频调速系统)由于没有电刷,不产生火花,所以使用寿命长,且性能已达到直流驱动系统水平,甚至在噪声方面还有所降低,因此目前应用较为广泛.5.1.2主轴变速方式主轴传递的功率或转矩与转速之间的关系如图5-1.所示.当机床处在连续运转状态下,主轴的转速在437-3500r/min范围内,主轴传递电动机的传递功率11kw这称为主轴的恒功率区域II(实践)在这个区域内,主轴的最大输出转矩(245N.m)随着主轴转速的增高而变小.主轴转速在35-437r/min范围内,主轴的转出转矩不变称为主轴的恒转矩区域I(实践)在这个区域内主轴所能传递功率随
5、着主轴转速的降低而减小.图中虚线所示为电动机超载(允许超载30min)时恒功率区域和横转矩区域.电动机的超载功率为15KW超载的最大输出转矩为334N.m.5.1.2主轴变速方式图5-1.主轴功率转矩特性5.1.2主轴变速方式2、分段无级变速数控机床在实际生产中，并不需要在整个变速范围内均为恒功率。一般要求在中、高速段为恒功率传动，在低速段为恒转矩传动。为了确保数控机床主轴低速时有较大的转矩和主轴的变速范围尽可能大，有的数控机床在交流或直流电动机无极变速的基本上配以齿轮变速，使之成为分段无级变速，如图5.-2a、b所示。5.1.2主轴变速方式图5.-
6、2数控机床主传动的四种配置方式a)齿轮变速b)带传动c)两个电动机分别驱动d)内装电动机主轴传动结构5.1.2主轴变速方式(1)带有变速齿轮的主传动（见图5-2a）这是大中型数控机床较常采用的配置方式，通过少数几对齿轮传动，扩大变速范围。由于电动机在额定转速以上的恒功率调速范围为2～5，当需扩大这个调速范围时常用变速齿轮的办法来扩大调整范围，滑移齿轮的移位大都采用液压拨叉或直接由液压缸带动齿轮来实现。5.1.2主轴变速方式（2）通过带传动的主传动（见图5-2b）这种传运主要用在转速较高、变速范围不大的机床。电动机本身的调整就能够满足要求，不用齿轮变速
7、，可以避免由齿轮传动时所引起的振动和噪声。它适用于高速低转矩特性的主轴。常用的是同步齿形带。5.1.2主轴变速方式（3）用两个电动机分别驱动主轴这是上述两种方式的混合传动，具有上述两种性能（见图5-2c）。高速时，由一个电动机通过带传动；低速时，由另一个电动机通过齿轮传动，齿轮起到降速和扩大变速范围的作用。这样就使恒功率区增大，扩大了变速范围，避免了低速时转矩不够且电动机功率不能充分利用的问题。但两个电动机不能同时工作，也是一种浪费。5.1.2主轴变速方式3、液压拨叉变速机构在带有齿轮传动的主传动系统中，齿轮的换档主要靠液压拨叉来完成。4、电磁离合器
8、变速电磁离合器是应用电磁效应接通或切断运动的元件，由于它便于实现自动操作，因而它已成为自动装置中常用的操纵元
