最新数控诊修教学讲义PPT课件.ppt

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1、数控诊修3.1主轴驱动系统3.1.1主传动系统数控车床的主运动传动链的两端部件是主电动机与主轴，它的功能是把动力源的运动及动力传递给主轴，使主轴带动工件旋转实现主运动，并满足主轴变速和换向的要求。主运动传动系统是数控车床最重要的组成部分之一，它的最高与最低转速范围、传递功率和动力特性决定了数控车床的最高切削加工工艺能力。下一页返回3.1主轴驱动系统数控车床的主传动系统现在一般采用交流主轴电动机，通过带传动或主轴箱内２～４级齿轮变速传动主轴。由于这种电动机调速范围宽而且又可无级调速，因此大大地简化了主轴箱的结构。主轴电

2、动机在额定转速时可输出全部功率和最大转矩，随着转速的变化，功率和转矩将发生变化；也有的主轴由交流调速电动机通过两级塔轮直接带动，并由电气系统无级调速，由于主传动链中没有齿轮，故噪声很小。上一页下一页返回3.1主轴驱动系统２数控机床对主轴电动机的要求（１）主轴电动机的输出功率要大，因为数控机床上大约９０％以上的切削力都靠主轴电动机提供。（２）在整个调速范围内速度稳定，且恒功率范围宽。（３）在断续负载下电动机转速波动小，过载能力强。（４）加、减速时间短。（５）电动机温升低。（６）振动小、噪声低。（７）电动机可靠性高、寿

3、命长、易维护。（８）体积小、重量轻，与机械连接容易。上一页下一页返回3.1主轴驱动系统３主轴电动机交流伺服电动机的结构有笼型感应电动机和永磁同步电动机两种。而交流主轴电动机与进给电动机不同，交流主轴电动机采用感应电动机形式，这是因为受永磁体的限制，当容量做得很大时电动机成本太高，另外数控机床主轴驱动系统不必像进给伺服驱动系统那样，要求如此高的性能，因此，采用感应电动机完全能满足主轴的要求。作为数控机床的主轴电动机，虽然可以采用普通笼型感应电动机，但一般而言，交流主轴电动机是专门设计的，如为了定子铁芯上加工有轴向通风

4、孔以利于散热，为此电动机的外形多呈多边形而不是圆形。上一页下一页返回3.1主轴驱动系统3.1.3主轴编码器数控车床主轴编码器采用与主轴同步的光电脉冲发生器。该装置可以通过中间轴上的齿轮或同步带轮１∶１与主轴同步转动，也可以通过弹性联轴器与主轴同轴安装。利用主轴编码器检测主轴的运动信号，一方面可实现主轴调速的数字反馈；另一方面可用于进给运动的控制，例如车螺纹时，控制主轴与刀架之间的准确运动关系。数控车床主轴的转动与进给运动之间没有机械方面的直接联系，为了加工螺纹，要求输给进给伺服电动机的脉冲数与主轴的转数应有相位关系，

5、主轴脉冲发生器起到了主轴传动与进给传动的联系作用。上一页下一页返回3.1主轴驱动系统旋转编码器是一种旋转式测量装置，通常安装在被测轴上，随被测轴一起转动，可将被测轴的角位移转换成增量脉冲形式或绝对式的代码形式，所以有增量式和绝对式两种类型。按其结构又可分为光电式、接触式和电磁感应式。１增量式光电编码器常用的增量式编码器是增量式光电编码器。增量式光电编码器也称光电盘，其原理如图3-1所示。上一页下一页返回3.1主轴驱动系统增量式光电编码器检测装置由光源、聚光镜、光电盘、光栏板、光电元器件（如光电管）、整形放大电路和数

6、字显示装置等组成。光电盘和光栏板用玻璃研磨抛光制成，玻璃的表面在真空中镀一层不透明的铬，然后用照相腐蚀法，在光电盘的边缘上开有间距相等的透光狭缝。在光栏板上制成两条狭缝，每条狭缝的后面对应安装一个光电管。当光电盘随被测轴一起转动时，每转过一个狭缝，光电管就会感受到一次光线的明暗变化，使光电管的电阻值改变，这样就把光线的明暗变化转变成电信号的强弱变化，而这个电信号的强弱变化近似于正弦波的信号，经过整形和放大等处理，变换成脉冲信号。上一页下一页返回3.1主轴驱动系统通过计数器计量脉冲的数目，即可测量旋转运动的角位移；通过

7、计量脉冲的频率，即可测量旋转运动的转速。测量结果通过数字显示装置进行显示。光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度，而这与光电码盘圆周的条纹数有关，即分辨角为α＝３６０°／条纹数。如条纹数为１０２４，则分辨角α＝３６０°／１０２４≈０.３５２°。实际应用的光电编码器的光栏板上有两组条纹Ａ，Ａ和Ｂ，Ｂ，Ａ组与Ｂ组的条纹彼此错开１／４节距，两组条纹相对应的光电元件所产生的信号彼此相差９０°相位，用于辨向。其结构如图3-2所示，输出波形如图3-3所示。上一页下一页返回3.1主轴驱动系统２绝对式旋转编码器绝对式旋转编

8、码器，就是在码盘的每一转角位置刻有表示该位置的唯一代码，通过读取编码盘上的代码来测定角位移。绝对式光电编码器的码盘采用绝对值编码。码盘按照其所有码制可以分为二进制码、循环码、十进制码、十六进制码等。１）接触式码盘如图3-4所示为接触式四位二进制码盘示意图。在一个不导电基体上做成许多金属区使其导电，其中涂黑部分为导电区，用“１”表示，其他部分为绝