主轴控制系统设计(幻灯片）.ppt

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1、数控改造教案主轴控制系统需要完成的控制的功能主轴控制系统需要完成的控制的功能1.实现主轴转速调节实现主轴转速调节 数控机床主轴的速度是由数控加工程序中的数控机床主轴的速度是由数控加工程序中的指令控制的，要求能在较大的转速范围内进行指令控制的，要求能在较大的转速范围内进行无级连续调速，减少中间传动环节，简化主轴无级连续调速，减少中间传动环节，简化主轴的机械结构，一般要求主轴具备的机械结构，一般要求主轴具备11（10010010001000）的恒转矩调速范围和）的恒转矩调速范围和110110的恒功率调速的恒功率调速范围。范围。2.正、反转及停止功能正、反转及停止功能 数控机床要求主轴在正、反转动时

2、均可进行加减速控制，即要求主轴有四象限驱动能力，并尽可能缩短加减速时间。数控改造教案主轴控制系统需要完成的控制功能主轴控制系统需要完成的控制功能3 3.螺纹加工功能螺纹加工功能螺纹加工功能螺纹加工功能 在车削中心上，为了使之具有螺纹车削功能，要求主轴与在车削中心上，为了使之具有螺纹车削功能，要求主轴与进给驱动实行同步控制，即主轴具有旋转进给轴（进给驱动实行同步控制，即主轴具有旋转进给轴（C C轴）轴）的控制功能。的控制功能。4 4.准停功能准停功能 在加工中心上自动换刀时，主轴须停止在一个固定不变的在加工中心上自动换刀时，主轴须停止在一个固定不变的方位上，以保证换刀位置的准确以及某些加工工艺的

3、需方位上，以保证换刀位置的准确以及某些加工工艺的需要，即要求主轴具有高精度的准停功能。要，即要求主轴具有高精度的准停功能。数控改造教案主轴控制系统需要完成的控制功能主轴控制系统需要完成的控制功能5.配合进给实现恒线速度 利用车床和磨床进行工件端面加工时，为了保证端面加利用车床和磨床进行工件端面加工时，为了保证端面加工时粗糙度的一致性，要求刀具切削的线速度为恒定值。工时粗糙度的一致性，要求刀具切削的线速度为恒定值。数控改造教案对主轴的性能要求对主轴的性能要求l有较大的调速范围，以满足各种工况的切削，获得最合理的切削速度和效果。l输出扭矩大，尤其在低转速时要求扭矩更大，以满足切削要求。l起、停速度

4、要快，从而提高切削效率。数控改造教案主轴控制系统改造方案主轴控制系统改造方案1保留原有机械变速机构如果需要加工螺纹则加装编码器转轴电机的正、反转改由数控系统的PLC控制l特点：费用低、工作量小不能实现无级调速，S功能无效l使用场合经济型改造数控改造教案主轴控制系统改造方案主轴控制系统改造方案2l设备配置设备配置 直流电动机（需配测速发电机）+直流调速器+编码器l特点特点 起动力矩大，响应快 低速性能好l应用场合应用场合 使用于大型机床l说明说明 如果不需要加工螺纹可以不配编码器数控改造教案主轴控制系统改造方案主轴控制系统改造方案3l设备配置设备配置 交流电动机+变频调速器+编码器l特点特点 起

5、动力矩大，响应快 低速性能好l应用场合应用场合 使用于大型机床l说明说明 如果不需要加工螺纹可以不配编码器数控改造教案主轴控制系统改造方案主轴控制系统改造方案4l设备配置设备配置 专用主轴伺服驱动器+主轴伺服电机l特点特点 主轴的各项功能均能实现，性能好 价格昂贵l应用场合应用场合 对主轴性能要求较高的场合，如加工中心数控改造教案变频器与电机的配置方法变频器与电机的配置方法通用变频器矢量变频器普通三相异步电动机变频电机数控改造教案电机与变频器的主要参数及含义电机与变频器的主要参数及含义l功率：Pe输出机械功率l的定电压：Ue电源频率为50Hz时的电压l额定电流：Iel功率因素：数控改造教案变频

6、器主要参数及含义变频器主要参数及含义l功率：所适配电机的功率l额定电压l额定电流数控改造教案变频器选择要点变频器选择要点l变频器类型变频器类型 对低速转矩要求较高的场合最好选择矢量变频器l变频器功率变频器功率 变频器功率应大于和等于电机功率，变频器本身具有一定的过载能力和完善的保护功能，因此一般情况下余量可以小一点，但在某些特殊情况下可以通过加大变频器功率来弥补低速扭矩的不足。l变频器品牌变频器品牌 尽量采用市场上的主流品牌。数控改造教案变频器连接端子变频器连接端子数控改造教案变频器连接端子变频器连接端子l电源端子：R、S、T、PEl电机连接端子：U、V、W、PEl起、停控制端子l模拟量输入端

7、子（010V、05V、420mA）l模拟量输出端子l故障输出：一般为继电器输出l其他端子：多段速度输入、直流电源输入、辅助电源DC10V和24V、通信接口数控改造教案变频器与数控系统连接线路变频器与数控系统连接线路数控改造教案主回路导线及元件选择主回路导线及元件选择 空气开关选择空气开关选择l电流略大于变频器额定电流。l电压与电源电压匹配。导线选择导线选择l变频器与电机间的连接导线应根据电机标称的额定电流选择，为减少电磁干扰可以采用屏蔽电缆。l变频器与空开及空开与电源之间的导线应根据变频器额定电流选择。数控改造教案单相变频器与电机的匹配问题单相变频器与电机的匹配问题l单相变频器指输入电压为单相（AC 220V）的变频器，其输出仍然是三相的。l单相变频器输出线电压最大为220Vl只能与三相Y型接法且电压为380V的电机改为后的电机连接数控改造教案参数设置参数设置l数控系统输出速度控制电压与转速的关系：nmax10v0数控改造教案参数设置参数设置l最高频率 对用最大速度控制量（10V、5V或20mA）最高频率要与电机匹配，如采用普通三相异步电动机则最高频率一般不能大于60Hzl加、减速时间及曲线选择l特性曲线选择及相关参数设置l端口功能定义数控改造教案使用注意事项使用注意事项l接地电阻l断电后变频器在一定时间内还有余电l电磁干扰问题l安装及通风散热