数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 二、讲稿 第四章主轴驱动及控制 主轴驱动系统的速度控制方式和进给驱动系统的相比，在本质上是一样的，两者都 采用交流调速或直流调速，只是数控机床对主轴控制系统的速度、转矩范围要求不同， 而且对主轴控制系统的速度控制、位置控制有其本身的特点和要求。 早期的数控机床多采用晶闸管直流主轴驱动系统，通过调整晶闸管可控整流器，调 整直流电动机的电枢电压，实现额定转速以下的恒转矩调速控制：调整直流电动机的励 磁电流，实现额定转速以上的恒功率调速控制。并且通过采用闭环控制，获得了良好的 动静态特性。但是由于直流电动机受机械换向的影响和限制，大多数直流主轴驱动系统 适用性差，维护比较困难，而且其恒功率调速范围较小。20世纪80年代后，随着交流 调速理论、微电子技术和大功率半导体技术的发展，交流驱动系统进入实用阶段。在数 控机床的主轴驱动系统中得到了广泛的应用。现在，已有85%的新生产数控机床的主轴 驱动系统采用了交流调速系统。 第一节概述 随着数控技术的不断发展，传统的主轴驱动己不能满足数控技术的需要。现代数控 机床对主轴驱动提出了更高的要求。 一、对主轴驱动的要求 1.调速范围大 数控机床主轴驱动要有较宽的调速范围，以保证加工时选用合理的切削用量，以获 得最佳的生产率、加工精度和表面质量。特别对多工序自动换刀的数控机床（数控加工 中心)，为适应各种刀具、工序和各种材料的要求，对主轴的调速范围要求更高。数控 机床的变速是依指令自动进行的，这就要求主轴能在较宽的转速范围内进行无级调速， 并减少中间环节，简化主轴箱。目前主轴驱动装置的恒转矩调速范围已达1：100，恒功 率调速范围达1：30，过载1.5倍可达30min。这对中小型数控机床已经够用了。对中型 以上的数控机床，要求调速范围超过1：100，则需要通过齿轮换挡的方法解决。 主轴变速分为有级变速、无级变速和分段无级变速三种形式，其中有级变速仅用于 经济型数控机床，大多数数控机床均采用无级变速和分段无级变速。 2.主轴输出功率大 为满足生产率要求，数控机床要求主轴在整个速度范围内均能提供切削所需功率。 能达到主轴电动机的最大功率更为理想，即恒功率范围要宽。由于主轴电动机及其驱动 兰州交通大学机电工程学院数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 2 二、讲稿 第四章 主轴驱动及控制 主轴驱动系统的速度控制方式和进给驱动系统的相比，在本质上是一样的，两者都 采用交流调速或直流调速，只是数控机床对主轴控制系统的速度、转矩范围要求不同， 而且对主轴控制系统的速度控制、位置控制有其本身的特点和要求。 早期的数控机床多采用晶闸管直流主轴驱动系统，通过调整晶闸管可控整流器，调 整直流电动机的电枢电压，实现额定转速以下的恒转矩调速控制；调整直流电动机的励 磁电流，实现额定转速以上的恒功率调速控制。并且通过采用闭环控制，获得了良好的 动静态特性。但是由于直流电动机受机械换向的影响和限制，大多数直流主轴驱动系统 适用性差，维护比较困难，而且其恒功率调速范围较小。20 世纪 80 年代后，随着交流 调速理论、微电子技术和大功率半导体技术的发展，交流驱动系统进入实用阶段。在数 控机床的主轴驱动系统中得到了广泛的应用。现在，已有 85%的新生产数控机床的主轴 驱动系统采用了交流调速系统。 第一节 概 述 随着数控技术的不断发展，传统的主轴驱动已不能满足数控技术的需要。现代数控 机床对主轴驱动提出了更高的要求。 一、对主轴驱动的要求 1．调速范围大 数控机床主轴驱动要有较宽的调速范围，以保证加工时选用合理的切削用量，以获 得最佳的生产率、加工精度和表面质量。特别对多工序自动换刀的数控机床(数控加工 中心)，为适应各种刀具、工序和各种材料的要求，对主轴的调速范围要求更高。数控 机床的变速是依指令自动进行的，这就要求主轴能在较宽的转速范围内进行无级调速， 并减少中间环节，简化主轴箱。目前主轴驱动装置的恒转矩调速范围已达 1:100，恒功 率调速范围达 1:30，过载 1.5 倍可达 30min。这对中小型数控机床已经够用了。对中型 以上的数控机床，要求调速范围超过 1:100，则需要通过齿轮换挡的方法解决。 主轴变速分为有级变速、无级变速和分段无级变速三种形式，其中有级变速仅用于 经济型数控机床，大多数数控机床均采用无级变速和分段无级变速。 2．主轴输出功率大 为满足生产率要求，数控机床要求主轴在整个速度范围内均能提供切削所需功率。 能达到主轴电动机的最大功率更为理想，即恒功率范围要宽。由于主轴电动机及其驱动