本篇文章给大家谈谈 数控机床主轴驱动系统有什么特点 ,以及 主轴直流电动机与交流电动机及他们的驱动装置各有什么特点。 对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。今天给各位分享 数控机床主轴驱动系统有什么特点 的知识,其中也会对 主轴直流电动机与交流电动机及他们的驱动装置各有什么特点。 进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!
数控机床的主轴效能是在很宽范围内转速连续可调,恒功率范围宽。当要求机床有螺纹加工功能、准停功能和恒线速加工等功能时,则需要对主轴进行进给控制和位置控制。此时,主轴驱动系统也可称为主轴伺服系统,主轴电动机装配有编码器或者在主轴
1、直流主轴驱动系统得特点 在数控机床高速,高效,高精度的控制要求,使得FANUC直流主轴驱动与通常的速度自动调节系统相比有以下特点:(1) 调速范围宽, 采用FANUC主轴驱动的数控机床,在机械结构方面,小型机床通常采用电机与主
一、从数控机床的结构特点 (1)数控机床的传动链短,与普通机床相比主轴驱动不再是电机---皮带--齿轮的副机构变速,而是采用横向和纵向进给,并且是分贝有两台伺服电机驱动的运动完成,不使用挂轮、离合器传动的部件,所以
1、带有变速齿轮的主传动 大、中型数控机床采用这种变速方式。通过少数几对齿轮降速,扩大输出转矩,以满足主轴低速时对输出转矩特性的要求。2、通过带传动的主传动 主要应用于转速较高、变速范围不大的机床。电动机本身的调速
1、电主轴:电主轴的出现使高速数控机床主传动系统取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动,从而把机床主传动链的长度缩短为零,实现了机床的“零传动”。2、直线电机:是一种将电能直接转换成直线运动机
数控机床主轴系统分类及特点:全功能数控机床的主传动系统大多采用无级变速。目前,无级变速系统根据控制方式的不同主要有变频主轴系统和伺服主轴系统两种,一般采用直流或交流主轴电机,通过带传动带动主轴旋转,或通过带传动和主
(1)变速范围宽数控机床的主传动系统要有较宽的调速范围,以保证加工时能选用合理的切削速度,得到最大的生产率和最好的加工精度及表面质量.(2)主轴变速迅速可靠由于直流和交流主轴电动机的调速系统日趋完善,不仅能够方便地实现
数控机床主轴驱动系统有什么特点
数控机床主轴驱动系统最大的特点是抛弃了传统机床的齿轮传动结构,降低了噪音,提高的运转平稳性,可以实现无级调速。先进的数控机床主轴可以与进给轴精确联动。如果我的回答对您有帮助,请及时采纳为最佳答案,谢谢!
以下是我为你整理推荐数控机床的分类及主要功能特点,希望你喜欢。 数控机床按加工工艺方法分类及特点 1.金属切削类数控机床 与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工
数控机床使用的主轴驱动系统,可分为直流主轴驱动系统和交流主轴驱动系统两大类。下面根据这两大类主轴驱动系统的特点来选择主轴驱动系统:1、直流主轴驱动系统得特点 在数控机床高速,高效,高精度的控制要求,使得FANUC直流主轴
(1)变速范围宽数控机床的主传动系统要有较宽的调速范围,以保证加工时能选用合理的切削速度,得到最大的生产率和最好的加工精度及表面质量.(2)主轴变速迅速可靠由于直流和交流主轴电动机的调速系统日趋完善,不仅能够方便地实现
1、电主轴:电主轴的出现使高速数控机床主传动系统取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动,从而把机床主传动链的长度缩短为零,实现了机床的“零传动”。2、直线电机:是一种将电能直接转换成直线运动机
1、齿轮传动方式,带有变速齿轮的主传动是大、中型数控机床采用较多的传动变速方式。这种方式通过少数几对齿轮降速,扩大输出转矩,满足主轴低速时对输出转矩特性的要求。数控机床在交流或直流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速
数控机床主轴驱动系统都有哪些分类特点?
数控车床主传动系统1序言 数控车床是高度自动化机床,数控车床主传动系统的特点是:①机床有足够高的转速和大的功率,以适应高效率加工的需要;②主轴转速的变换迅速可靠,一般能自动变速;③主轴应有足够高的刚度和回转精度;
1、电主轴:电主轴的出现使高速数控机床主传动系统取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动,从而把机床主传动链的长度缩短为零,实现了机床的“零传动”。2、直线电机:是一种将电能直接转换成直线运动
CNC加工中心的主轴系统具备以下特点:(1)主轴必须具有一定的调速范围并实现无级变速。 (2)具有较高的精度与刚度,传动平稳,噪声低。 (3)升降速时间短,调速时运转平稳。 (4)主轴组件要有较高的固有频率,保持合适
数控机床主轴系统分类及特点:全功能数控机床的主传动系统大多采用无级变速。目前,无级变速系统根据控制方式的不同主要有变频主轴系统和伺服主轴系统两种,一般采用直流或交流主轴电机,通过带传动带动主轴旋转,或通过带传动和主
MR的优点是:轴荷分配均匀,具有很中性的操控特性。
(5)有较高的精度和刚度,传动平稳,噪声低数控机床加工精度的提高,与主传动系统具有较高的精度密切相关.由于数控机床的主轴部件本身的精度高,传动链短,故数控机床的主轴传动系统的精度高。而且为了提高传动件的制造梢度与
主传动系统的特点
1、数控机床驱动主要用交流电机驱动。2、数控机床驱动主要采用交流驱动,因为交流电机比直流电机调速性能好。3、直流电机主要用于动力机械或其他宽调速设备,如龙门刨床、轧机和电动履带牵引,交流电机主要用于动力机械或其他调速
进给轴可以用伺服也可以用步进,主轴一定要用伺服或者变频,因为功率大,转速高
M01:计划暂停,与M00作用相似,但M01可以用机床“任选停止按钮”选择是否有效;M03:主轴顺时针旋转;M04:主轴逆时针旋转;M05:主轴旋转停止;M08:冷却液开;M09:冷却液关;M30:程序停止,程序复位到起始位置。2、S功能
数控车床电机的选择:1、该主轴电机是否采用高精度轴承,如果不采用高精度轴承,表现是主轴电机长时间高速旋转后过热,影响主轴电机的使用寿命。2、不同速度旋转,尤其是高速旋转,声音是否均匀和谐。3、主轴径向是否受力。主要
数控车床主轴电机如何选择?
各换向片间互相绝缘。换向器质量对运行可靠性有很大影响。交流电动机的原理:通电线圈在磁场里转动。你知道直流电动机的原理了吧?直流电动机是利用换向器来自动改变线圈中的电流方向,从而使线圈受力方向一致而连续旋转的。因
耐用性:直流电机的耐用性一般优于交流电机。这是因为交流电机的构造复杂度较高,更容易出现故障和磨损。能耗:在工作效率相同时,直流电机的能耗一般低于交流电机。这是因为直流电机在电能转化方面的效率更高。结构:直流电机的
5.电机结构不同。DC电机由直流电驱动,因此不会直接产生旋转磁场。它依靠随转子滚动的换向器随时改变进入转子的电流方向,使转子和定子之间的磁场极性始终相反,从而使转子滚动;但由于交流电机使用的是交流电源,只有定子线圈是
3、直流电机是磁场不动,导体在磁场中运动;交流电机是磁场旋转运动,而导体不动。4、在调速方面,直流电机可以实现平滑而经济地调速,不需要其它设备的配合,只要改变输入或励磁电压电流就能实现调速;而交流电机自身完成不了调
主轴直流电动机与交流电动机及他们的驱动装置各有什么特点。
1)采用交流主轴驱动系统实现无级变速传动,在早期的数控机床或大型数控机床(主轴功率超过100 kW)上,也有采用直流主轴驱动系统的情况。2)在经济型、普及型数控机床上,为了降低成本,可以采用变频器带变频电动机或普通交流电动
数控机床主轴驱动系统最大的特点是抛弃了传统机床的齿轮传动结构,降低了噪音,提高的运转平稳性,可以实现无级调速。先进的数控机床主轴可以与进给轴精确联动。如果我的回答对您有帮助,请及时采纳为最佳答案,谢谢!
数控机床的主轴驱动系统也就是主传动系统,它的性能直接决定了加工工件的表面质量,它结构复杂,机、电、气联动,故障率较高,它的可靠性将直接影响数控机床的安全和生产率。因此,在数控机床的维修和维护中,主轴驱动系统显得
(2)主轴变速迅速可靠由于直流和交流主轴电动机的调速系统日趋完善,不仅能够方便地实现宽范围的无级变速,还能减少中间传递环节,提高变速的可靠性。(3)主轴组件的耐磨性高这能使传动系统长期保证精度。凡有机械摩擦的部位都有
2、交流主轴驱动系统 (1) 由于驱动系统采用了微处理器和现代控制理论进行控制,系统运行平稳,振动和噪音小,并且可以获得较大的调速范围和较高的低速转矩,可以较方便地与数控机床相配套。(2) 较大功率驱动系统采
1、直流主轴驱动装置 直流主轴电动机的结构与永磁式伺服电动机不同,主轴电动机要能输出大的功率,所以一般是他磁式。为缩小体积,改善冷却效果,以免电动机过热,常采用轴向强迫风冷或采用热管冷却技术。直流驱动装置有晶闸管和
交流主轴驱动系统有什么特点?
数控机床的主轴驱动系统也就是主传动系统,它的性能直接决定了加工工件的表面质量,它结构复杂,机、电、气联动,故障率较高,它的可靠性将直接影响数控机床的安全和生产率。因此,在数控机床的维修和维护中,主轴驱动系统显得很重要。数控机床主轴驱动系统是数控机床的大功率执行机构,其功能是接受数控系统(CNC)的S码速度指令及M码辅助功能指令,驱动主轴进行切削加工。它包括主轴驱动装置、主轴电动机、主轴位置检测装置、传动机构及主轴。通常主轴驱动被加工工件旋转的是车削加工,所对应的机床是车床类;主轴驱动切削刀具旋转的是铣削加工,所对应的机床是铣床类。数控机床主轴系统分类及特点:全功能数控机床的主传动系统大多采用无级变速。目前,无级变速系统根据控制方式的不同主要有变频主轴系统和伺服主轴系统两种,一般采用直流或交流主轴电机,通过带传动带动主轴旋转,或通过带传动和主轴箱内的减速齿轮(以获得更大的转矩)带动主轴旋转。另外根据主轴速度控制信号的不同可分为模拟量控制的主轴驱动装置和串行数字控制的主轴驱动装置两类。模拟量控制的的主轴驱动装置采用变频器实现主轴电动机控制,有通用变频器控制通用电机和专用变频器控制专用电机两种形式。目前大部分的经济型机床均采用数控系统模拟量输出+变频器+感应(异步)电机的形式,性价比很高,这时也可以将模拟主轴称为变频主轴。串行主轴驱动装置一般由各数控公司自行研制并生产,如西门子公司的611系列,日本发那克公司的α系列等。1、普通笼型异步电动机配齿轮变速箱这是最经济的一种方法主轴配置方式,但只能实现有级调速,由于电动机始终工作在额定转速下,经齿轮减速后,在主轴低速下输出力矩大,重切削能力强,非常适合粗加工和半精加工的要求。如果加工产品比较单一,对主轴转速没有太高的要求,配置在数控机床上也能起到很好的效果;它的缺点是噪音比较大,由于电机工作在工频下,主轴转速范围不大,不适合有色金属和需要频繁变换主轴速度的加工场合。2、普通笼型异步电动机配简易型变频器可以实现主轴的无级调速,主轴电动机只有工作在约500转/分钟以上才能有比较满意的力矩输出,否则,特别是车床很容易出现堵转的情况,一般会采用两挡齿轮或皮带变速,但主轴仍然只能工作在中高速范围,另外因为受到普通电动机最高转速的限制,主轴的转速范围受到较大的限制。这种方案适用于需要无级调速但对低速和高速都不要求的场合,例如数控钻铣床。国内生产的简易型变频器较多。3、通笼型异步电动机配通用变频器目前进口的通用变频器,除了具有U/f曲线调节,一般还具有无反馈矢量控制功能,会对电动机的低速特性有所改善,配合两级齿轮变速,基本上可以满足车床低速(100—200转/分钟)小加工余量的加工,但同样受最高电动机速度的限制。这是目前经济型数控机床比较常用的主轴驱动系统。4、专用变频电动机配通用变频器一般采用有反馈矢量控制,低速甚至零速时都可以有较大的力矩输出,有些还具有定向甚至分度进给的功能,是非常有竞争力的产品。以先马YPNC系列变频电动机为例,电压:三相200V、220V、380V、400V可选;输出功率:1.5-18.5KW;变频范围2-200Hz;(最高转速r/min);30min150%过载能力;支持V/f控制、V/f+PG(编码器)控制、无PG矢量控制、有PG矢量控制。中档数控机床主要采用这种方案,主轴传动两挡变速甚至仅一挡即可实现转速在100—200r/min左右时车、铣的重力切削。一些有定向功能的还可以应用与要求精镗加工的数控镗铣床,若应用在加工中心上,还不很理想,必须采用其他辅助机构完成定向换刀的功能,而且也不能达到刚性攻丝的要求。安装电主轴的机床主要用于精加工和高速加工,例如高速精密加工中心。另外,在雕刻机和有色金属以及非金属材料加工机床上应用较多,这些机床由于只对主轴高转速有要求,因此,往往不用主轴驱动器。就电气控制而言,机床主轴的控制是有别于机床伺服轴的。一般情况下,机床主轴的控制系统为速度控制系统,而机床伺服轴的控制系统为位置控制系统。换句话说,主轴编码器一般情况下不是用于位置反馈的(也不是用于速度反馈的),而仅作为速度测量元件使用,从主轴编码器上所获取的数据,一般有两个用途,其一是用于主轴转速显示;其二是用于主轴与伺服轴配合运行的场合(如螺纹切削加工,恒线速加工,G95转进给等)。
不同类型的主轴系统的特点和使用范围:(1)伺服主轴驱动系统:伺服主轴驱动系统具有响应快、速度高、过载能力强的特点,还可以实现定向和进给功能,当然价格也是最高的,通常是同功率变频器主轴驱动系统的2--3倍以上。伺服主轴驱动系统主要应用于加工中心上,用以满足系统自动换刀、刚性攻丝、主轴C轴进给功能等对主轴位置控制性能要求很高的加工。(2)电主轴:
电主轴是主轴电动机的一种结构形式,驱动器可以是变频器或主轴伺服,也可以不要驱动器。电主轴由于电机和主轴合二为一,没有传动机构,因此,大大简化了主轴的结构,并且提高了主轴的精度,但是抗冲击能力较弱,而且功率还不能做得太大,一般在10KW以下。由于结构上的优势,电主轴主要向高速方向发展,一般在10000r/min以上。安装电主轴的机床主要用于精加工和高速加工,例如高速精密加工中心。另外,在雕刻机和有色金属以及非金属材料加工机床上应用较多,这些机床由于只对主轴高转速有要求,因此,往往不用主轴驱动器。
主轴驱动系统是在系统中完成主运动的动力装置部分。主轴驱动系统通过该传动机构转变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度,配合进给运动,加工出理想的零件。它是零件加工的成型运动之一,它的精度对零件的加工精度有较大的影响。数控机床对主轴驱动系统的要求机床的主轴驱动和进给驱动有较大的差别。机床主轴的工作运动通常是旋转运动,不像进给驱动需要丝杠或其它直线运动装置作往复运动。数控机床通常通过主轴的回转与进给轴的进给实现刀具与工件的快速的相对切削运动。
现代数控机床对主轴传动提出了更高的要求:
(1)调速范围宽并实现无级调速为保证加工时选用合适的切削用量,以获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。特别对于具有自动换刀功能的数控加工中心,为适应各种刀具、工序和各种材料的加工要求,对主轴的调速范围要求更高,要求主轴能在较宽的转速范围内根据数控系统的指令自动实现无级调速,并减少中间传动环节,简化主轴箱。目前主轴驱动装置的恒转矩调速范围已可达1∶100,恒功率调速范围也可达1∶30,一般过载1.5倍时可持续工作达到30min。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或分段无级变速。在无级变速中,变频调速主轴一般用于普及型数控机床,交流伺服主轴则用于中、高档数控机床。
(2)恒功率范围要宽。主轴在全速范围内均能提供切削所需功率,并尽可能在全速范围内提供主轴电动机的最大功率。由于主轴电动机与驱动装置的限制,主轴在低速段均为恒转矩输出。为满足数控机床低速、强力切削的需要,常采用分级无级变速的方法(即在低速段采用机械减速装置),以扩大输出转矩。
(3)具有四象限驱动能力:要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加、减速控制,并且加、减速时间要短。目前一般伺服主轴可以在1秒内从静止加速到6000r/min。
(4)具有位置控制能力:即进给功能(C轴功能)和定向功能(准停功能),以满足加工中心自动换刀、刚性攻丝、螺纹切削以及车削中心的某些加工工艺的需要。
(5)具有较高的精度与刚度,传动平稳,噪音低。数控机床加工精度的提高与主轴系统的精度密切相关。为了提高传动件的制造精度与刚度,采用齿轮传动时齿轮齿面应采用高频感应加热淬火工艺以增加耐磨性。最后一级一般用斜齿轮传动,使传动平稳。采用带传动时应采用齿型带。应采用精度高的轴承及合理的支撑跨距,以提高主轴的组件的刚性。在结构允许的条件下,应适当增加齿轮宽度,提高齿轮的重叠系数。变速滑移齿轮一般都用花键传动,采用内径定心。侧面定心的花键对降低噪声更为有利,因为这种定心方式传动间隙小,接触面大,但加工需要专门的刀具和花键磨床。
(6)良好的抗振性和热稳定性。数控机床加工时,可能由于持续切削、加工余量不均匀、运动部件不平衡以及切削过程中的自振等原因引起冲击力和交变力,使主轴产生振动,影响加工精度和表面粗糙度,严重时甚至可能损坏刀具和主轴系统中的零件,使其无法工作。主轴系统的发热使其中的零部件产生热变形,降低传动效率,影响零部件之间的相对位置精度和运动精度,从而造成加工误差。因此,主轴组件要有较高的固有频率,较好的动平衡,且要保持合适的配合间隙,并要进行循环润滑。
不知道排名,但以下学校,在国内这个专业比较有名
浙江大学
清华大学
东北大学
哈尔滨工业大学
西安交通大学
华中科技大学
南京航空大学
南京理工大学
北京交通大学
大连理工大学
过去电机是个专业,而且是很吃香的专业。由于标准化的生产以及和国际标准的接轨,现在大多只能是理工科的一门课程,或混在机电一体化专业、自动控制专业的课程里了。
1、M指令- 辅助功能
M00: 程序暂停,可用NC启动命令(CYCLE START)使程序继续运行;
M01:计划暂停,与M00作用相似,但M01可以用机床“任选停止按钮”选择是否有效;
M03:主轴顺时针旋转;
M04:主轴逆时针旋转;
M05:主轴旋转停止;
M08:冷却液开;
M09:冷却液关;
M30:程序停止,程序复位到起始位置。
2、S功能:S功能指令用于控制主轴转速。
编程格式 S~
S后面的数字表示主轴转速,单!
选电机与你主轴电机是私服的还是变频的都不一样的啊!要是变频的就选个变频电机就好了啊!你知道主轴需要多大功率不,知道就查下手册选个就好了啊!
为了满足数控机床加工精度高、加工柔性好、自动化程度高等要求,与普通机床比较,扬力集团的数控机床主传动系统具备以下特点:(1)变速范围宽数控机床的主传动系统要有较宽的调速范围,以保证加工时能选用合理的切削速度,得到最大的生产率和最好的加工精度及表面质量。 (2)主轴变速迅速可靠由于直流和交流主轴电动机的调速系统日趋完善,不仅能够方便地实现宽范围的无级变速,还能减少中间传递环节,提高变速的可靠性。(3)主轴组件的耐磨性高这能使传动系统长期保证精度。凡有机械摩擦的部位都有足够的刚度和良好的润滑。(4)转速高、功率大这能使数控机床进行高速大功率切削,实现高效率加工.(5)有较高的精度和刚度,传动平稳,噪声低数控机床加工精度的提高,与主传动系统具有较高的精度密切相关.由于数控机床的主轴部件本身的精度高,传动链短,故数控机床的主轴传动系统的精度高。而且为了提高传动件的制造梢度与刚度,齿轮齿面多采用高频感应加热淬火以增加耐磨性;最后一级采用斜齿轮传动,使传动平稳;采用精度高的轴承及合理的支承跨距等,以提高主轴组件的刚性。(6)良好的抗振性和热稳定性数控机床在加工时,可能由于断续切削、加工余量不均匀、运动部件不平衡以及切削过程中的自振等原因引起的冲击力或交变力的干扰,使主轴产生振动,影响加工精度和表面粗糙度,严重时可能破坏刀具或主传动系统中的零件,使其无法工作。主传动系统的发热使其中所有零部件产生热变形,降低传动效率,破坏零部件之间的相对位置精度和运动精度,造成加工误差。为此,主轴组件要有较高的固有频率,实现动平衡,保持合适的配合间隙并进行循环润滑等。
常用的数控机床传动副包含以上五种经过长期沉淀的传动副,随着科技的进步,数控机床开始追求高速,高精度,高刚性,随之诞生了一批先进的传动副.
1、电主轴:电主轴的出现使高速数控机床主传动系统取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动,从而把机床主传动链的长度缩短为零,实现了机床的“零传动”。
2、直线电机:是一种将电能直接转换成直线运动机械能,而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开,并展成平面而成。包括现在有部分卧式加工中心的旋转工作台也采用了电机直驱的方式。
3、弹性联轴器:这个比较传统,弹性联轴器运用平行或螺旋切槽系统来适应各种偏差和精确传递扭矩。弹性联轴器通常具备良好的性能而且有价格上的优势,在很多步进、伺服系统实际应用中,弹性联轴器是首选的产品。一体成型的设计使弹性联轴器实现了零间隙地传递扭矩。
4、滚子凸轮机构:凸轮分割器是实现间歇运动的机构,具有分度精度高、运转平稳、传递扭矩大、定位时自锁、结构紧凑、体积小、噪音低、高速性能好、寿命长等显著特点。
交流伺服主轴驱动系统通常采用感应电动机作为驱动电机,由伺服驱动器实施控制,有速度开环或闭环控制方式。也有采用永磁同步电动机作为驱动电机,由伺服驱动器实现速度环的矢量控制。
特点:
1) 由于驱动系统必须采用微处理器和现代控制理论进行控制,因此其运行平稳、振动和噪声小。
2) 驱动系统一般都具有再生制动功能,在制动时,即可将能量反馈回电网,起到节能的效果,又可以加快起制动速度。
3) 特别是对于全数字式主轴驱动系统,驱动器可直接使用CNC的数字量输出信号进行控制,不要经过A/D转换,转速控制精度得到了提高。
4) 与数字式交流伺服驱动一样,在数字式主轴驱动系统中,还可采用参数设定方法对系统进行静态调整与动态优化,系统设定灵活、调整准确。
5) 由于交流主轴无换向器,主轴通常不需要进行维修。
6)主轴转速的提高不受换向器的限制,最高转速通常比直流主轴更高,可达到数万转。
不同类型的主轴系统的特点和使用范围:(1)伺服主轴驱动系统:伺服主轴驱动系统具有响应快、速度高、过载能力强的特点,还可以实现定向和进给功能,当然价格也是最高的,通常是同功率变频器主轴驱动系统的2--3倍以上。伺服主轴驱动系统主要应用于加工中心上,用以满足系统自动换刀、刚性攻丝、主轴C轴进给功能等对主轴位置控制性能要求很高的加工。(2)电主轴:
电主轴是主轴电动机的一种结构形式,驱动器可以是变频器或主轴伺服,也可以不要驱动器。电主轴由于电机和主轴合二为一,没有传动机构,因此,大大简化了主轴的结构,并且提高了主轴的精度,但是抗冲击能力较弱,而且功率还不能做得太大,一般在10KW以下。由于结构上的优势,电主轴主要向高速方向发展,一般在10000r/min以上。安装电主轴的机床主要用于精加工和高速加工,例如高速精密加工中心。另外,在雕刻机和有色金属以及非金属材料加工机床上应用较多,这些机床由于只对主轴高转速有要求,因此,往往不用主轴驱动器。
主轴驱动系统是在系统中完成主运动的动力装置部分。主轴驱动系统通过该传动机构转变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度,配合进给运动,加工出理想的零件。它是零件加工的成型运动之一,它的精度对零件的加工精度有较大的影响。数控机床对主轴驱动系统的要求机床的主轴驱动和进给驱动有较大的差别。机床主轴的工作运动通常是旋转运动,不像进给驱动需要丝杠或其它直线运动装置作往复运动。数控机床通常通过主轴的回转与进给轴的进给实现刀具与工件的快速的相对切削运动。
现代数控机床对主轴传动提出了更高的要求:
(1)调速范围宽并实现无级调速为保证加工时选用合适的切削用量,以获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。特别对于具有自动换刀功能的数控加工中心,为适应各种刀具、工序和各种材料的加工要求,对主轴的调速范围要求更高,要求主轴能在较宽的转速范围内根据数控系统的指令自动实现无级调速,并减少中间传动环节,简化主轴箱。目前主轴驱动装置的恒转矩调速范围已可达1∶100,恒功率调速范围也可达1∶30,一般过载1.5倍时可持续工作达到30min。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或分段无级变速。在无级变速中,变频调速主轴一般用于普及型数控机床,交流伺服主轴则用于中、高档数控机床。
(2)恒功率范围要宽。主轴在全速范围内均能提供切削所需功率,并尽可能在全速范围内提供主轴电动机的最大功率。由于主轴电动机与驱动装置的限制,主轴在低速段均为恒转矩输出。为满足数控机床低速、强力切削的需要,常采用分级无级变速的方法(即在低速段采用机械减速装置),以扩大输出转矩。
(3)具有四象限驱动能力:要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加、减速控制,并且加、减速时间要短。目前一般伺服主轴可以在1秒内从静止加速到6000r/min。
(4)具有位置控制能力:即进给功能(C轴功能)和定向功能(准停功能),以满足加工中心自动换刀、刚性攻丝、螺纹切削以及车削中心的某些加工工艺的需要。
(5)具有较高的精度与刚度,传动平稳,噪音低。数控机床加工精度的提高与主轴系统的精度密切相关。为了提高传动件的制造精度与刚度,采用齿轮传动时齿轮齿面应采用高频感应加热淬火工艺以增加耐磨性。最后一级一般用斜齿轮传动,使传动平稳。采用带传动时应采用齿型带。应采用精度高的轴承及合理的支撑跨距,以提高主轴的组件的刚性。在结构允许的条件下,应适当增加齿轮宽度,提高齿轮的重叠系数。变速滑移齿轮一般都用花键传动,采用内径定心。侧面定心的花键对降低噪声更为有利,因为这种定心方式传动间隙小,接触面大,但加工需要专门的刀具和花键磨床。
(6)良好的抗振性和热稳定性。数控机床加工时,可能由于持续切削、加工余量不均匀、运动部件不平衡以及切削过程中的自振等原因引起冲击力和交变力,使主轴产生振动,影响加工精度和表面粗糙度,严重时甚至可能损坏刀具和主轴系统中的零件,使其无法工作。主轴系统的发热使其中的零部件产生热变形,降低传动效率,影响零部件之间的相对位置精度和运动精度,从而造成加工误差。因此,主轴组件要有较高的固有频率,较好的动平衡,且要保持合适的配合间隙,并要进行循环润滑。
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