數控機床主軸改造

來源：數控銑作者：數控銑時間：2019-06-10

數控機床主軸改造：

一、伺服技術

伺服系統是機電產品中的重要環節，其控制性能反映了機電設備的控制質量。伺服系統的發展經歷了由液壓到電氣，電氣伺服又經歷了由模擬到模擬·數字混合再到全數字化伺服的演進過程。伺服系統根據所驅動的電機對象，又分為直流（DC）伺服系統和交流（AC）伺服系統。到90年代初期，隨著微處理技術、高性能半導體功率器件等制造工藝的發展及性價比的日益提高，交流伺服技術逐漸成為主導產品。

交流伺服系統按其驅動電動機的類型，主要有兩大類：交流永磁同步（SM型）電動機伺服系統和交流感應式異步（IM型）電動機伺服系統。感應式異步電動機伺服系統由于感應式異步電動機結構堅固、制造容易、價格低廉，具有良好的發展前景，是未來伺服技術的發展方向之一。

隨著市場競爭的日趨激烈，用戶對所需產品提出了更高的技術和更合理的性能價格比的要求。交流伺服系統以其出色的性能完成了對產品的加工過程、加工工藝和綜合性能的改造，在工業領域中得到了日益廣泛的應用。

二、數控機床主軸改造案例

（一）改造要點

CYNC-500P機床（采用西門子802C數控單元）是兩坐標（縱向Z、橫向X）連續控制臥式數控機床，能自動完成內外圓表面、圓錐面、圓弧面、端面、多種螺紋（公英制螺紋、錐螺紋、端面螺紋）、鉆、鉸、鏜孔等車削加工。

改造要點：主軸驅動采用本公司11KW伺服控制器驅動11KW電機，取消變速箱，保留一級皮帶傳動。原設計是機械變速3檔6級/變頻調速3檔無級，改造后的主軸為伺服主軸，實現無級變速（不必每次機床上電時，必須在MDA方式下用S代碼輸入確定主軸檔位，手動方式下的轉速才能以參數設定的數值轉動），實現恒線速切削，可以長時間高、低速運行，主軸可以定位。

（二）系統選型及配置

1.伺服控制器

2.主軸電機

4.皮帶輪：110mm/245mm減速比：2.2273

5.皮帶：1600*4*2

6.制動電阻：RXHG-1100W50Ω

（三）改造方案

機床數控單元為西門子802C，主軸驅動為連續直流電壓（0～10V和－10V～＋10V可變），精度相當于12位D/A輸出。伺服控制按脈沖列和模擬量兩種輸入方式實施：

方案一：脈沖列方式

原理：將NC側的模擬量輸出信號（－10V～＋10V）通過F/V轉換單元（輸出頻率0～250KHZ）轉換為脈沖列信號后經過控制器內部運算，轉化為頻率進行速度控制。

接線方式：按照控制器單脈沖列方式接線。

試驗結果：運行狀況比較理想，考慮到此方法需要外接電路，而用模擬量直接連接更加簡潔，如果可以達到精度要求，選擇模擬量控制為佳。