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直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
日期：2010年11月02 來(lái)源：沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán) 關(guān)鍵字：數(shù)控機(jī)床
從原理上說(shuō)，直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與通常的直流調(diào)速系統(tǒng)無(wú)本質(zhì)的區(qū)別，但因?yàn)閿?shù)控機(jī)床高速、高效、高精度的要求，決定了直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
1)調(diào)速范圍寬。采用直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床通常只設(shè)置高、低兩級(jí)速度的機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由主軸驅(qū)動(dòng)器控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，因此，它必須具有較寬的調(diào)速范圍。
2)直流主軸電動(dòng)機(jī)通常采用全封閉的結(jié)構(gòu)形式，可以在有塵埃和切削液飛濺的工業(yè)環(huán)境中使用。
3)主軸電動(dòng)機(jī)通常采用特殊的熱管冷卻系統(tǒng)，能將轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量迅速向外界發(fā)散。此外，為了使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱最小，定子往往采用獨(dú)特附加磁極，以減小損耗，提高效率。
4)直流主軸驅(qū)動(dòng)器主回路一般采用晶閘管三相全波整流，以實(shí)現(xiàn)四象限的運(yùn)行。
5)主軸控制性能好。為了便于與數(shù)控系統(tǒng)的配合，主軸伺服器一般都帶有D/A轉(zhuǎn)換器、“使能”信號(hào)輸入、“準(zhǔn)備好”輸出、速度／轉(zhuǎn)矩顯示輸出等信號(hào)接口。
6)純電氣主軸定向準(zhǔn)停控制功能。由于換刀、精密�？�、螺紋加工等需要，數(shù)控機(jī)床的主軸應(yīng)具有定向準(zhǔn)停控制功能，而且應(yīng)由電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，以進(jìn)一步縮短定位時(shí)間，提高機(jī)床效率。
數(shù)控機(jī)床常用的直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理框圖如圖7-1肝示。
由圖可見(jiàn)，主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)類似于直流進(jìn)給伺服系統(tǒng)，它也是由速度環(huán)和電流環(huán)構(gòu)成的雙環(huán)速度控制系統(tǒng)，通過(guò)控制直流主軸電動(dòng)機(jī)的電樞電壓實(shí)現(xiàn)變速�？刂葡到y(tǒng)的主回路一般采用晶閘管反并聯(lián)可逆整流電路。系統(tǒng)的工作原理可參閱直流進(jìn)給伺服系統(tǒng)部分，在此不再贅述。
圖7-1的上半部分為勵(lì)磁控制回路，由于主軸電動(dòng)機(jī)功率通常較大，且要求恒功率調(diào)速范圍盡可能大，因此，一般采用他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，勵(lì)磁繞組與電樞繞組相互獨(dú)立，并由單獨(dú)的可調(diào)直流電源供電。
圖中，磁控制回路的電流給定、電樞電壓反饋、勵(lì)磁電流反饋三組信號(hào)經(jīng)比較之后輸入至比例一積分調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過(guò)電壓／相位轉(zhuǎn)換器，控制晶閘管觸發(fā)脈沖的相位，調(diào)節(jié)勵(lì)磁繞組的電流大小，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的恒功率弱磁調(diào)速。
主軸定向準(zhǔn)�？刂频淖饔檬菍⒅鬏S準(zhǔn)確停在某一固定的角度上，以進(jìn)行換刀等動(dòng)作。數(shù)控機(jī)床主軸定向準(zhǔn)停的位置檢測(cè)，可以利用裝在主軸上的位置編碼器或磁性傳感器進(jìn)行，通過(guò)位置閉環(huán)，使主軸準(zhǔn)確定位在規(guī)定的位置上。
圖7-2為主軸定向準(zhǔn)停控制示意圖，當(dāng)采用位置編碼器作為位置檢測(cè)器件時(shí)，為了控制主軸位置，主軸與編碼器之間必須是I:I傳動(dòng)或?qū)⒕幋a器直接安裝在主軸軸端。數(shù)控機(jī)床當(dāng)采用磁性傳感器作為位置檢測(cè)器件時(shí)，磁性器件應(yīng)直接安裝在主軸上，而磁性傳感頭則應(yīng)固定在主軸箱體上。
采用編碼器的方式與使用磁性傳感器的方式相比，具有定位點(diǎn)在。一360。范圍內(nèi)靈活可調(diào)，定位精度高，定位速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且還可以作為主軸同步進(jìn)給的位置檢測(cè)器件，因蚍其使用較廣。
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