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模块三：主轴伺服系统连接与调试

模块三：主轴伺服系统连接与调试. 教学目的与要求 1 、了解数控机床对主轴控制的要求； 2 、掌握主轴系统的组成、连接与运动控制原理。. 概述. 1 数控机床对主轴控制的要求 数控机床主传动要有较宽的调速范围 。 数控机床主轴的变速能在较宽的转速范围内进行无级调速 要求主轴在整个范围内均能提供切削所需功率 要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加减速控制 要求主轴具有高精度的准停控制 在车削中心上，还要求主轴具有旋转进给轴（Ｃ轴）的控制功能. 2 主轴驱动装置及其特点. ( １ ) 特点 输出功率大；

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模块三：主轴伺服系统连接与调试

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  1. 模块三：主轴伺服系统连接与调试 教学目的与要求 1、了解数控机床对主轴控制的要求； 2、掌握主轴系统的组成、连接与运动控制原理。

  2. 概述 1 数控机床对主轴控制的要求 • 数控机床主传动要有较宽的调速范围 。 • 数控机床主轴的变速能在较宽的转速范围内进行无级调速 • 要求主轴在整个范围内均能提供切削所需功率 • 要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加减速控制 • 要求主轴具有高精度的准停控制 • 在车削中心上，还要求主轴具有旋转进给轴（Ｃ轴）的控制功能

  3. 2 主轴驱动装置及其特点 (１) 特点 输出功率大； 在整个调速范围内速度稳定，且恒功率范围宽； 在断续负载下电动机转速波动小，过载能力强； 加速时间短； 电动机温升低； 振动、噪声小； 电动机可靠性高、寿命长、易维护； 体积小、质量轻。

  4. (２)．主轴电动机及驱动装置 数控机床的主轴驱动由主轴电动机和驱动装置两部分构成 主轴驱动可采用直流电动机及相应的驱动装置，也可采用交流电 动机及相应的驱动装置

  5. (3)．主轴驱动工作特性

  6. 　主轴驱动装置与数控系统的信号连接 数控装置对主轴驱动装置的控制由主轴转速的控制与其他开关量动作的控制两部分组成。 主轴转速的控制与信号连接 右图为日本YASKAWA VS-626MT主轴驱动系统 外部连接线图

  7. 主轴驱动原理图

  8. 主轴分段无级变速及控制 1 概述 数控机床常采用１～４挡齿轮变速与无级调速相结合的方案，即分段无级变速。 下图为采用与不采用齿轮减速主轴的输出特性。

  9. CAK6150Di数控车床主轴自动变挡控制

  10. 高速挡（M43）：齿轮1传动到齿轮3；齿轮5传动到齿轮6。高速挡（M43）：齿轮1传动到齿轮3；齿轮5传动到齿轮6。 中速挡（M42）：齿轮2传动到齿轮4；齿轮5传动到齿轮6。 低速挡（M41）：齿轮2传动到齿轮4；齿轮7传动到齿轮8。

  11. G28.2 G28.1 参数 0 0 3741 0 1 3742 1 0 3743 1 1 3744 程序执行换挡指令 M代码（如M41、M42、M43） PMC执行M代码输出（控制离合器线圈，如Y0.1Y0.2Y0.3） 主轴电动机以换挡速度进行换挡(系统定向速度或主轴PMC速度) 系统根据参数#3741#3742#3743#3744控制主轴模块实现主轴速度控制 通过PMC的挡位到达信号G28.2G28.1信号输出到CNC系统 PMC检测到换挡速度信号(如X1.1X1.2X1.3)

  12. 2 自动换档控制 • 主轴自动换档控制时序

  13. 主轴准停控制 1 概述 主轴准停功能指控制主轴准确停在固定位置的功能，又称为主轴定位功能。 主轴准停功能分为机械准停和电气准停 。

  14. ※在自动换刀的数控铣镗类机床,为保证自动换刀时主轴必须停止在某一固定的位置上（刀柄上的键槽必须与主轴的凸键对准相配）※在自动换刀的数控铣镗类机床,为保证自动换刀时主轴必须停止在某一固定的位置上（刀柄上的键槽必须与主轴的凸键对准相配） ※在精镗时为不使刀尖划伤已加工的表面,退刀时要让刀尖在固定位置退出加工表面一个微小量。

  15. 2 机械准停控制 • 右图为典型的Ｖ形槽 • 轮定位盘机械准停控 • 制结构。带有Ｖ形槽 • 的定位盘与主轴端面 • 保持固定关系，以实 • 现准确定位。

  16. 3 电气准停控制 电气准停通常采用以下三种方式 ： 磁传感器主轴准停、编码器主轴准停和数控系统准停

  17. 磁传感器主轴准停

  18. 主轴的塔轮1上安装一个厚垫片4，上装一个体积很小的永磁块3。 在主轴箱体的准停位置上，装一个磁传感器2。数控系统发出主轴停转信号后，主轴减速，以很低的转速慢转，至永磁块对准传感器，传感器2发出准停信号，电动机制动。主轴实现准停。

  19. 磁传感器及安装示意图a)组成　b)安装1—发磁体　2—主轴　3—判别基准孔　4—基准槽　5—磁传感器　6—主轴箱磁传感器及安装示意图a)组成　b)安装1—发磁体　2—主轴　3—判别基准孔　4—基准槽　5—磁传感器　6—主轴箱

  20. 编码器主轴准停

  21. 数控系统准停

  22. 电主轴系统简介 电主轴的结构及工作原理 1.电源接口 2.电机反馈3.后轴承 4.无外壳主轴电机 5.主轴 6.主轴箱体 7.前轴承

  23. 电主轴在结构上主要特征是将电动机内置于主轴内部直接驱动主轴，实现电动机、主轴一体化的功能。电主轴在结构上主要特征是将电动机内置于主轴内部直接驱动主轴，实现电动机、主轴一体化的功能。 电主轴与传统机床主轴相比，有如下特点： 主轴由内装式电动机直接驱动，省去了中间传动环节，具有结构紧凑、机械效率高、噪声低、振动小和精度高等特点； 采用交流变频调速和矢量控制，输出功率大，调整范围宽，功率转矩特性好； 机械结构简单，转动惯量小，可实现很高的速度和加速度及定角度的快速准停； 电主轴更容易实现高速化，其动态精度和动态稳定性更好； 由于没有中间传动环节的外力作用，主轴运行更平稳，使主轴轴承寿命得到延长。

  24. 国内外电主轴技术与发展

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