(176)--第五章 数控机床的驱动系统与检测技术 5.3 交流主轴驱动与变频.ppt

第五章数控机床的驱动系统与检测技术5.3交流主轴驱动与变频调速系统

本节目录数控机床对主轴控制的要求感应电动机V/f控制变频调速感应电动机矢量控制调速123

3数控机床主轴驱动系统是主运动的动力装置部分。主轴驱动系统提供的动力通过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，再配合进给运动，就可以加工出理想的零件。它是零件加工的成型运动装置之一，它的精度对零件的加工精度有较大的影响。因此，在数控机床中，主轴驱动系统是很重要的一部分。主轴驱动系统简介

41、主轴伺服提供加工各类工件所需的切削功率，因此，要求其输出功率大。2、需完成主轴调速，以适应不同材料的刀具对不同材料工件的切削要求，要求有较宽的调速范围，调速范围一般要求达到1：100以上，以保证加工时选用合理的切削用量，获得最佳的生产率、加工精度和表面质量；并希望能够无级调速，以简化主轴箱设计数控机床对主轴控制的要求

53、当要求机床有螺纹加工、准停和恒线速加工等功能时，对主轴也提出了相应的位置控制要求。但对位置的控制精度相对进给伺服驱动要求较低。4、由于在金属切削加工工艺中，一般在精加工时小吃刀量，高转速；粗加工时大吃刀量，低转速；具有恒功率的特性。这就要求主轴系统具有较宽的恒功率调速范围，才能满足负载特性的需要。数控机床对主轴控制的要求

65、要求主轴在正、反、停等过程中可进行自动加减速控制，并且加减速时间短，反应快速。6、在车削中心上，要求主轴具有旋转进给(C轴)控制功能。数控机床对主轴控制的要求

7主轴伺服经历了从普通三相异步电动机传动到直流主轴传动。随着微处理器技术和大功率晶体管技术的发展，现在又进入了交流主轴伺服系统的时代。交流异步伺服通过在三相异步电动机的定子绕组中产生幅值、频率可变的正弦电流，该正弦电流产生的旋转磁场与电动机转子所产生的感应电流相互作用，产生电磁转矩，从而实现电动机的旋转。交流主轴驱动感应电动机

感应电动机的调速感应电动机有两种常用的调速方法：V/f控制变频调速和矢量控制调速。这两种调速方法，V/f控制变频调速控制简单，通用性强，经济性好，控制精度不高，响应较慢，用于速度精度要求不十分严格或负载变动较小的场合。矢量控制调速的控制精度高，响应快，能保证电机输出恒转矩特性。

感应电动机V/f控制变频调速—调速原理1、额定频率以下的调速?

2、额定频率以上的调速感应电动机V/f控制变频调速—调速原理?

感应电动机V/f控制变频调速—调速原理变频器的控制分为电压控制和频率控制两部分。图V/f控制变频调速系统

直流电机转距速度特性方程：感应电动机矢量控制调速—调速原理

基本原理：按照不同情况下的绕组产生同样的旋转磁场这一等效原则出发，通过坐标变换，将三相交流输出电流变为等效的、彼此独立的励磁电流If（下图中为I1d）和电枢电流(转矩电流)Ia(下图中为I1q)，从而使交流电动机能像直流电动机一样，通过对等效电枢绕组电流和励磁绕组电流的反馈控制，达到控制转矩和励磁磁通的目的；最后，通过相反的变换，将等效的直流量再还原为三相交流量，控制实际的三相感应电动机。特点：其机械特性和动态性能足以与直流电动机相媲美。感应电动机矢量控制调速—调速原理

图具有位置、速度控制功能的交流主轴驱动器原理框图感应电动机矢量控制调速—调速原理

谢谢观看！