《主轴运动的控制》PPT课件

《《主轴运动的控制》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章主轴驱动及控制第一节概述第二节数控装置与主轴驱动装置的信号连接第三节主轴分段无级变速及控制第四节主轴准停控制第五节主轴与进给轴的关联控制主要内容主轴驱动的特点、工作特性曲线数控装置与主轴驱动装置的信号连接主轴分段无级变速主轴准停控制主轴与进给轴的关联控制方法一、数控机床对主轴控制的要求有较宽的调速范围在较宽的转速范围内进行无级调速恒功率范围要宽具有四象限驱动能力--正反转均可加减速具有高精度的准停控制在车削中心上要求具有C轴功能发展情况早先采用直流主轴驱动系统。但由于直流电动机机械换向，使用和维护都比较麻烦，并且其恒功率调速范围较小。随着微电子技术、交流调速理

2、论和大功率半导体技术的发展，交流驱动进入实用阶段：现多采用鼠笼式感应交流电动机+矢量变换变频调速的主轴驱动系统。二、主轴驱动的特点与工作特性曲线(一)主轴电动机必须具备下述功能输出功率大；在整个调速范围内恒功率范围宽；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。(二)直流主轴驱动装置为输出较大功率，采用他磁式直流主轴电动机调速：晶闸管、脉宽调制PWMPWM调速具有很好的调速性能，在数控机床特别是对精度、速度要求较高数控机床的进给驱动装置上广泛使用三相全控晶闸管调速在

3、大功率方面有优势，用于直流主轴驱动装置（三）交流主轴驱动装置交流主轴电动机多采用鼠笼式感应电动机结构简单便宜可靠矢量变换控制矢量变换控制是1971年德国FelixBlaschke等人提出，基本思路：通过复杂的坐标变换，把交流电动机等效成直流电动机进行控制，因而可得到同样优良的调速性能。(四)主轴电动机特性曲线某公司交流主轴驱动装置的特性曲线，其功率为5.5～7.5KW第二节数控装置与主轴驱动装置的信号连接一、主轴伺服系统基本工作原理二、主轴转速的控制及信号连接三、开关量信号及控制安川VS-626MT主轴伺服系统内部工作原理框图——典型的交－直－交变频电路输出为单极

4、性，用这两个控制正反转准备好信号主轴驱动工作时，闭合该触点急停信号常闭触点打开电机制动停转力矩极限限制限制主轴电机最大输出力矩工作状态切换通常工作状态还是伺服状态选择模拟量还是数字量控制选择PI或PCNC输出0~±10V电压到NCOM达设定转速，输出信号可作CNC主轴S指令完成的应答信号低于设定转速，输出信号用于换挡、离合器动作时低于设定力矩，输出信号检测主轴负载TTL、TTH输入信号有效时，即进入力矩极限临时限制状态TLE信号输出两路模拟量输出用于外接转速和负载表——输出电压与实际转速及负载成正比主轴转速的四种控制方法模拟电压指定：0～±10V12位二进制指定

5、：共12根信号线2位BCD码指定：00～993位BCD码指定：000～999第三节主轴分段无级变速及控制一、概述采用无级调速主轴机构，主轴箱虽然得到大大简化，但其低速段输出转矩常常无法满足机床强力切削的要求。单纯追求无级调速，会增大主轴电动机的功率，从而使主轴电动机与驱动装置的体积、重量及成本大大增加。当主轴采用齿轮减速后，虽然增大了低速输出力矩，但也降低了最高主轴转速。因此，通常采用齿轮自动换挡的方式，实现主轴分段无级变速，以达到同时满足低速转矩和最高主轴转速的要求。一般来说，数控系统均提供4档变速功能的要求，而数控机床通常使用两档即可满足加工需要。数控系统

6、设置M41～M44代码进行齿轮自动换挡的功能首先在数控系统参数区设置M41～M44四档对应的最高主轴转速数控系统根据当前S指令值，判断应处的档自动输出相应的M41～M44指令给可编程控制器(PLC)控制更换相应的齿轮档，数控装置输出相应的模拟电压M41对应的主轴最高转速为1000r／minM42对应的主轴最高转速为3500r／min当S指令在0～1000r／min范围时，M41对应的齿轮应啮合，S指令在1001～3500r／min范围时，M42对应的齿轮应啮合数控机床换挡传动形式主轴电动机变档齿轮传递主轴目前常采用液压拨叉或电磁离合器来带动不同齿轮的啮合为了防止变速

7、箱换挡时出现的顶齿现象，现代数控系统均采用在换挡时，由数控系统控制主轴电动机低速转动或振动的方法来实现齿轮的顺序啮合换挡时主轴电动机低速转动或振动的速度可在数控系统参数区中设定。二、自动换挡控制1）CNC读到有档变化的S指令时，输出相应M代码(M41、M42、M43、M44)至PLC2）50ms后CNC发出M选通信号，指示PLC可读取并执行M代码，选通信号持100ms3）PLC接收到信号后，立即使M完成信号为无效，告诉数控系统M代码正在执行4）PLC开始对M代码进行译码，并执行相应的换挡控制逻辑5）M代码输出200ms后，数控系统根据参数设置输出一定的主轴蠕动量