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数控机床主传动系统的基本要求
日期：2010年01月26 来源：沈阳第一机床厂 关键字：数控机床
随着数控技术的不断发展，现代数控机床对主轴伺服系统提出了越来越高的要求：
1)数控机床主传动要有较宽的调速范围，数控机床以保证加工时选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。特别对于多道工序自动换刀的数控机床和数控加工中心，为了适应各种刀具、工加工中心序和各种材料的要求，对主轴的调速范围要求更高。
2)数控机床主轴的变速是依指令自动进行的，要求能在较宽的转速范围内进行无级调速，并减少中间传递环节。目前，主轴驱动装置的调速范围已经达到1：100，这对中小型数控机床已经够用了。但对于中型以上的数控机床，如果要求调速范围超过1：100，加工中心则需通过齿轮换档的方法解决。
3)要求主轴在整个速度范围内均能提供切削所需功率数控机床，并尽可能提供主轴电动机的最大功率，即恒功率范围要宽。由于主轴电动机与驱动的限制，其在低速段均为恒转矩输出，为满足数控机床低速强力切削的需要常采用分段无级变速的方法，即在低速段采用机械减速装置，以提高输出转矩。
4)要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加减速控制，即要求具有四象限驱动能力，并且加减速时间短。
5)为满足加工中心自动换刀(ATC)以及某些加工工艺的需要，加工中心要求主轴具有高精度的准停控制。
6)在车削中jt>t，还要求主轴具有旋转进给轴(C轴)的控制功能。
为满足上述要求，数控机床开始时经常采用直流主轴驱动系统。但由于直流电动机受机械换向的影响，其使用和维护都比较麻烦，并且其恒功率调速范围小。进入20世纪80年代后随着微电子技术、交流调速理论和电力电子技术的发展，交流驱动进入实用阶段，加工中心现在绝大多数数控机床均采用笼型感应交流电动机主轴伺服系统。数控机床这是因为一方面笼型交流电动机不像直流电动机有机械换向带来的麻烦和在高速、大功率方面受到的限制，另一方面交流伺服系统的性能已达到直流驱动的水平，加上交流电动机体积小、重量轻，加工中心采用全封闭罩壳，对灰尘和油有较好防护，交流电动机彻底取代直流电动机的时代已经来临。
由于数控机床主轴驱动系统不必像进给驱动系统那样，需要较高的动态性能和调速范围。而笼型感应异步电动机结构简单，价格便宜，运行可靠，加工中心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。因此，主轴电动机大多采用笼型感应异步电动机。
典型的主轴驱动伺服系统工作特性曲线。由曲线可见，在基速n。以下通过改变电枢电压的方法来实现调速，数控机床从而获得恒转矩调速特性，并且输出的最大转矩M取决于电枢电流最大值。基速n。加工中心可以通过减小励磁电流来获得恒功率调速特性。
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数控机床主传动系统的主轴变速方式
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