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數控機床設備

2017-06-22

福彩幸运武林走势图 www.jgdzc.icu 數控機床的主軸系統和進給系統有很大的差別。根據數控機床主傳動的工作特點,早期的數控機床主軸傳動全部采用三相異步電動機加上多級變速箱的結構。隨著技術的不斷發展,機床結構有了很大的改進,從而對主軸系統提出了新的要求,而且因用途而異。在數控機床中,數控車床占42%,數控鉆鏜銑床占33%,數控磨床、沖床占23%,其他只占2%。為了滿足量大面廣的前兩類數控機床的需要,對主軸傳動提出了下述要求:主傳動電動機應有2.2~250kW的功率范圍;要有大的無級調速范圍,如能在1:100~1000范圍內進行恒轉矩調速和1:10的恒功率調速;要求主傳動有四象限的驅動能力;為了滿足螺紋車削,要求主軸能與進給實行同步控制;在加工中心上為了自動換刀,要求主軸能進行高精度定向停位控制,甚至要求主軸具有角度分度控制功能等等。

主軸傳動和進給傳動一樣,經歷了從普通三相異步電動機傳動到直流主軸傳動,而隨著微處理器技術和大功率晶體管技術的進展,現在又進入了交流主軸伺服系統的時代,目前已很少見到在數控機床上有使用直流主軸伺服系統了。但是國內生產的交流主軸伺服系統的產品尚很少見,大多采用進口產品。

交流伺服電動機有永磁式同步電動機和籠型異步電動機兩種結構形式,而且絕大多數采用永磁式同步電動機的結構形式。而交流主軸電動機的情況則不同,交流主軸電動機均采用異步電動機的結構形式,這是因為,一方面受永磁體的限制,當電動機容量做得很大時,電動機成本會很高,對數控機床來講無法接受采用;另一方面,數控機床的主軸傳動系統不必像進給伺服系統那樣要求如此高的性能,采用成本低的異步電動機進行矢量閉環控制,完全可滿足數控機床主軸的要求。但對交流主軸電動機性能要求又與普通異步電動機不同,要求交流主軸電動機的輸出特性曲線(輸出功率與轉速關系)是在基本速度以下時為恒轉矩區域,而在基本速度以上時為恒功率區域。

數控機床使用的主軸驅動系統,可分為直流主軸驅動系統和交流主軸驅動系統兩大類。下面根據這兩大類主軸驅動系統的特點來選擇主軸驅動系統。

 直流主軸驅動系統得特點

在數控機床高速,高效,高精度的控制要求,使得FANUC直流主軸驅動與通常的速度自動調節系統相比有以下特點:

(1)調速范圍寬采用FANUC主軸驅動的數控機床,在機械結構方面,小型機床通常采用電機與主軸直接或皮帶變速的結構形式、中、大型機床通常只設置高,低速兩級簡單的機械變速機構,因此,主軸電動機的調速必須全部依賴主軸驅動器進行控制。為保證數控機床的加工范圍,使加工工藝相對集中,并達到理想的切削效果,主軸驅動器必須實現無級變速,且具有教寬的調速范圍。

(2)在結構上,FANUC直流主軸電動機為全封閉的結構形式,可以在有塵埃和切削液飛濺的工業環境中使用。

(3)在冷卻系統上,為了縮小體積,提高效率,FANUC主軸電動機采用了特殊法人熱管冷卻系統,可以將轉子產生的熱量迅速的向外界發散。

(4)在磁路設計上,為了使電機發熱最小,FANUC煮粥電動機定子采用了獨特的附加磁極,以減小損耗,提高了效率。

交流主軸驅動系統

在近幾年,很多機床都采用交流主軸驅動系統,下面談論一下交流主軸驅動系統與交流主軸驅動系統的一些特點:

(1)由于驅動系統采用了微處理器和現代控制理論進行控制,系統運行平穩,振動和噪音小,并且可以獲得較大的調速范圍和較高的低速轉矩,可以較方便地與數控機床相配套。

(2)較大功率驅動系統采用了難度較大的“回饋制動”技術,在制動時,既可將電動機能量反饋回電網,起到節能的效果,又可以加快起、制動速度。

(3)驅動器具有D/A轉換器、實際轉速/轉矩信號輸出、電氣主軸“定向準?!鋇裙δ?,可以方便地與各類CNC配套。

(4)電機采用無外殼結構,定子硅鋼片直接進行空氣冷卻,可以在浮塵、切削液飛濺的場合安全、可靠地工作。

(5)與直流電機相比,由于交流主軸電機在結構上無換向器,主軸電機通常不需要進行維修。

(6)主軸低年級轉速的提高不受換向器的限制,最高轉速通常比直流主軸低年級更高。

(7)主軸電機的冷卻空氣由前端向后流動,可以有效減少電機發熱對機床精度的影響。

選擇電機

通過上面兩種主軸驅動系統的比較,交流主軸電動機在工作環境,冷卻系統和調速范圍上都優于直流主軸驅動系統,故根據在這些方面的優勢本設計的主軸驅動系統采用交流主軸驅動系統.

其選用的交流主軸電機的參數如下:

主軸型號

連續輸出功率

30分鐘額定輸出功率

基本速度

變速范圍

5.5

5.5KW

7.5KW

1500r/min

45~6000r/min

5.5kW數控車床,電動機參數:

    額定功率:5.5kW,     額定頻率:50Hz, 

    額定電壓:380V,      額定電流:11A,

    額定轉速:1440r/min   機械傳動比:1:1.5

    加工材料:45#

實際測試性能指標:(進刀性能及速度)

    1、主軸轉速:200r/min(變頻器運行頻率9~10Hz)

    2、主軸轉速:450r/min(變頻器運行頻率22Hz左右)


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