數控機床的主軸電機調速方法簡介
更新日期:2020-08-22  來源:本站整理

數控機床的主軸調速是按照控制指令自動執行的,為了能同時滿足對主傳動的調速和輸出扭矩的要求,數控機床常用機電結合的方法,即同時采用電動機和機械齒輪變速兩種方法。其中齒輪減速以增大輸出扭矩,并利用齒輪換擋來擴大調速范圍。

1.電動機調速

用于主軸驅動的調速電動機主要有直流電動機和交流電動機兩大類。

1)直流電動機主軸調速  由于主軸電動機要求輸出較大的功率,所以主軸直流電動機在結構上不適用永磁式,一般是他激式

從電機拖動理論知,該直流電動機的轉速公式n為:

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式中:為電樞電壓(v),為電樞電阻(),為電樞電流(A),為常數,為勵磁電流(A)。

從式中可知,要改變電動機轉速n,可通過改變電樞電壓(降壓調速),或改變勵磁電流(弱磁調速)。當采用降壓調速時,從電動機轉矩公式T=CekIfIa中可得,它是屬于恒轉矩調速。而當采用弱磁調速時,根據功率公式P=nT,并把上述n 公式與T公式代入得,電動機的功率P=U-RIaCeIa,可知它是屬于恒功率調速。

通常在數控機床中,為擴大調速范圍,對直流主軸電動機的調速,同時采用調壓和調磁兩種方法。其典型的直流主軸電動機特性曲線如圖1所示。

2)交流電動機主軸調速  大多數交流進給伺服電動機采用永磁式同步電動機,但主軸交流電動機則多采用鼠籠式感應電動機,這是因為受永磁體的限制,永磁同步電動機的容量不允許做得太大,而且其成本也很高。另外,數控機床主軸驅動系統不必象進給系統那樣,需要如此高的動態性能和調速范圍。鼠籠式感應電動機其結構簡單、便宜、可靠,配上矢量變換控制的主軸驅動裝置則完全可以滿足數控機床主軸的要求。

交流主軸電機的性能可由圖2所示的功率/速度關系曲線反應出來。

交流主軸電動機的驅動目前廣泛采用矢量控制變頻調速的方法,并為適應負載特性的要求,對交流電動機供電的變頻器,應同時有調頻兼調壓功能。有關交流感應電機矢量控制原理,這里不予介紹。