数控机床的主轴电机调速方法简介
更新日期:2018-03-13  来源:本站整理

数控机床的主轴调速是按照控制指令自动执行的,为了能同时满足对主传动的调速和输出扭矩的要求,数控机床常用机电结合的方法,即同时采用电动机和机械齿轮变速两种方法。其中齿轮减速以增大输出扭矩,并利用齿轮换挡来扩大调速范围。

1.电动机调速

用于主轴驱动的调速电动机主要有直流电动机和交流电动机两大类。

1)直流电动机主轴调速  由于主轴电动机要求输出较大的功率,所以主轴直流电动机在结构上不适用永磁式,一般是他激式

从电机拖动理论知,该直流电动机的转速公式n为:

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式中:为电枢电压(v),为电枢电阻(),为电枢电流(A),为常数,为励磁电流(A)。

从式中可知,要改变电动机转速n,可通过改变电枢电压(降压调速),或改变励磁电流(弱磁调速)。当采用降压调速时,从电动机转矩公式T=CekIfIa中可得,它是属于恒转矩调速。而当采用弱磁调速时,根据功率公式P=nT,并把上述n 公式与T公式代入得,电动机的功率P=U-RIaCeIa,可知它是属于恒功率调速。

通常在数控机床中,为扩大调速范围,对直流主轴电动机的调速,同时采用调压和调磁两种方法。其典型的直流主轴电动机特性曲线如图1所示。

2)交流电动机主轴调速  大多数交流进给伺服电动机采用永磁式同步电动机,但主轴交流电动机则多采用鼠笼式感应电动机,这是因为受永磁体的限制,永磁同步电动机的容量不允许做得太大,而且其成本也很高。另外,数控机床主轴驱动系统不必象进给系统那样,需要如此高的动态性能和调速范围。鼠笼式感应电动机其结构简单、便宜、可靠,配上矢量变换控制的主轴驱动装置则完全可以满足数控机床主轴的要求。

交流主轴电机的性能可由图2所示的功率/速度关系曲线反应出来。

交流主轴电动机的驱动目前广泛采用矢量控制变频调速的方法,并为适应负载特性的要求,对交流电动机供电的变频器,应同时有调频兼调压功能。有关交流感应电机矢量控制原理,这里不予介绍。