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数控机床主轴方案

数控机床简介数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,从而使机床动作并加工零件。按工艺用途可分为金属切削类数控机床,包括数控车床、数控钻床、数控铣床,数控磨床、数控镗床以及加工中心。这些机床都有适用于单件、小批量和多品种和零件加工,具有很好的加工尺寸的一致性、很高的生产率和自动化程度,以及很高的设备柔性。


数控机床执行机构的驱动部件包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。可在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时,可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

市面上常见的主轴分为两种,一种是机械主轴,电机跟主轴是通过同步带连接;另外一种是电主轴,电机直接连接刀具。机械主轴电机转速一般不高,在8000r以内,电主轴电机的转速可以做到15000以上。


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以下以MSD200A主轴伺服为例,介绍其在数控加工中心的应用

一、主轴控制一般要求:

1、主轴驱动系统需要响应快、速度高、过载能力强;

2、主轴驱动系统需要实现定向和进给功能;

3、满足系统自动换刀、刚性攻丝、主轴进给功能等对主轴位置控制性能要求很高的加工。


二、MSD200A主轴伺服特点

1、 MSD200A主轴伺服频率为1200Hz,可以轻松驱动电主轴与机械主轴电机。

2、 支持多种编码器,支持旋变与普通增量式编码器。

3、 可驱动同步电机与异步电机,对于同步跟异步主轴系统可轻松应对。

4、 国内少有的大功率伺服驱动器,最大可做到400KW

5、 兼容所有数控系统,如新代、宝元、西门子、三菱、发那科、广数、华中数控等等。

6、 响应速度快,定位精度高,无过调现象,0Hz可输出200%的起动转矩,速度控制精度±0.02%,速度波动±0.1%;编码器并非安装在电机上时,也能进行有PG矢量控制;具有过速度和速度偏差过大检测功能。

7、 具有零速锁轴、主轴定向和进位、刚性攻丝功能:主轴定向有多个位置,可以切换,可用于多刀系统,如刀库换刀。刚性攻丝可通过模拟量进行控制也可通过脉冲进行控制。主轴定向、脉冲位置控制、脉冲速度控制可通过端子相互切换,位置控制精度高,定位精度可达±1线脉冲。

8、 转矩控制精度高,适用各种材料多工艺加工;转矩控制精度±5%,支持多种转矩设定方式,多种正转和反转速度限定方式。

9、 支持电机参数自动辨识:

除辨识异步或同步电机参数外,还对编码器进行识别,自动调整编码器方向;具有电机在线辨识功能,消除电机发热对控制特性的影响。


三、主轴定向介绍

驱动器接到主轴定向信号使主轴快速停止在一个确定的位置上,并向电机位置环一样提供一定的保持力矩。主轴定向惯用控制是使用编器,编码器最好与主轴1:1连接,这样可保证定向的精确性。


四、 实际应用

数控加工中心主轴伺服定位,要求485总线型,能耗制动下能快速响应机器起停(0-5000转0.5秒),准停功能,零伺服,以实现切削,钻孔,角度定位,刚性攻牙等功能。


五、调试过程及结果

1、攻45号钢板M20的孔。

2、M20攻牙,牙距2.5,效果优秀。

3、连续不间断总共攻牙80多个无任何问题,效果优秀。



 

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