直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)介紹

直流主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器有可控硅調(diào)速和脈寬調(diào)制PWM調(diào)速兩種形式。由于脈寬調(diào)制PWM調(diào)速具有很好的調(diào)速性能，因而在對(duì)靜動(dòng)態(tài)性能要求較高的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置上曾***使用。而三相全控可控硅調(diào)速裝置則適于大功率應(yīng)用場(chǎng)合。

從原理上說(shuō)，直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與通常的直流調(diào)速系統(tǒng)無(wú)本質(zhì)的區(qū)別，決定了直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

① 調(diào)速范圍寬。采用直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床通常只設(shè)置高、低兩級(jí)速度的機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，就能得到全部的主軸變換速度，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，因此，它具有較寬的調(diào)速范圍。

② 直流主軸通常采用全封閉的結(jié)構(gòu)形式，可以在有塵埃和切削液飛濺的工業(yè)環(huán)境中使用。

③ 主軸電動(dòng)機(jī)通常采用特殊的熱管冷卻系統(tǒng)，能將轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的熱量迅速向外界發(fā)散。此外，為了使發(fā)熱*小，定子往往采用獨(dú)特附加磁極，以減小損耗，提率。

④ 直流主軸驅(qū)動(dòng)器主回路一般采用晶閘管三相全波整流，以實(shí)現(xiàn)四象限的運(yùn)行。

⑤ 主軸控制性能好。為了便于與數(shù)控系統(tǒng)的配合，主軸伺服器一般都帶有D/A轉(zhuǎn)換器、“使能”信號(hào)輸入、“準(zhǔn)備好”輸出、輸出、轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩顯示輸出等信號(hào)接口。

⑥ 純電氣主軸定向準(zhǔn)?？刂乒δ堋o(wú)需機(jī)械定位裝置，進(jìn)一步縮短了定位時(shí)間。

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步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的區(qū)別在于：

1.轉(zhuǎn)速要求不同：步進(jìn)適合低轉(zhuǎn)速場(chǎng)合，轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍較小的場(chǎng)合。伺服電機(jī)可控轉(zhuǎn)速較大的場(chǎng)合。

2.可控可靠性不同：因?yàn)樗欧姍C(jī)有反饋信號(hào)，因此在控制系統(tǒng)里里，可以實(shí)現(xiàn)高可靠性控制。

3.輸出轉(zhuǎn)矩要求不同：目前國(guó)外和國(guó)內(nèi)，步進(jìn)電機(jī)比較大系列為130框。比較大輸出靜轉(zhuǎn)矩為50牛/米。伺服電機(jī)可以有180框以上，60牛/米以上的輸出轉(zhuǎn)矩可選。

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不同類(lèi)型的主軸系統(tǒng)的特點(diǎn)和使用范圍

（1） 普通籠型異步電動(dòng)機(jī)配齒輪變速箱

這是*經(jīng)濟(jì)的一種方法主軸配置方式，但只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，由于電動(dòng)機(jī)始終工作在額定轉(zhuǎn)速下，經(jīng)齒輪減速后，在主軸低速下輸出力矩大，重切削能力強(qiáng)，非常適合粗加工和半精加工的要求。如果加工產(chǎn)品比較單一，對(duì)主軸轉(zhuǎn)速?zèng)]有太高的要求，配置在數(shù)控機(jī)床上也能起到很好的效果；它的缺點(diǎn)是噪音比較大，由于電機(jī)工作在工頻下，主軸轉(zhuǎn)速范圍不大，不適合有色金屬和需要頻繁變換主軸速度的加工場(chǎng)合。

（2） 普通籠型異步電動(dòng)機(jī)配簡(jiǎn)易型變頻器

可以實(shí)現(xiàn)主軸的無(wú)級(jí)調(diào)速，主軸電動(dòng)機(jī)只有工作在約500轉(zhuǎn)/分鐘以上才能有比較滿(mǎn)意的力矩輸出，否則，特別是車(chē)床很容易出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)的情況，一般會(huì)采用兩擋齒輪或皮帶變速，但主軸仍然只能工作在中高速范圍，另外因?yàn)槭艿狡胀妱?dòng)機(jī)*高轉(zhuǎn)速的限制，主軸的轉(zhuǎn)速范圍受到較大的限制。

這種方案適用于需要無(wú)級(jí)調(diào)速但對(duì)低速和高速都不要求的場(chǎng)合，例如數(shù)控鉆銑床。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的簡(jiǎn)易型變頻器較多。

通電檢查，發(fā)現(xiàn)一芯片異常發(fā)熱。斷電后將該芯片的電源引腳切斷，靜態(tài)檢查，電源到地的阻置增大應(yīng)屬正常。測(cè)該芯片的電源到地的阻值很小。查該芯片的型號(hào)，為一非標(biāo)型號(hào)，眾多手冊(cè)中沒(méi)有查到。經(jīng)線(xiàn)路分析，確認(rèn)其為該板中的主要元件：環(huán)形脈沖分配器。

為進(jìn)一步確認(rèn)該芯片的問(wèn)題，首先換耐壓電流功率相當(dāng)?shù)牟竭M(jìn)電機(jī)電源驅(qū)動(dòng)管，恢復(fù)該芯片的電源引腳，用發(fā)光二級(jí)管電路替代步進(jìn)電機(jī)各繞組作模擬負(fù)載。通電后，發(fā)光二級(jí)管皆亮，即各繞組皆通電，這是不符合線(xiàn)路要求的，輸入步進(jìn)脈沖無(wú)反應(yīng)，因此確認(rèn)該芯片已損壞。 上海持承自動(dòng)化設(shè)備有限公司主營(yíng)驅(qū)動(dòng)器，如有更多需要，歡迎留言或來(lái)電！

三菱FR主軸驅(qū)動(dòng)器高速時(shí)出現(xiàn)斷路器跳閘的故障維修

故障現(xiàn)象：一臺(tái)配套MAZATROL CAM-2系統(tǒng)、三菱FR主軸驅(qū)動(dòng)器的立式加工中心，由于操作者失誤，在主軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生碰撞，導(dǎo)致在運(yùn)行加工程序時(shí)，只要主軸在150r/min以上直接啟動(dòng)，主軸驅(qū)動(dòng)器FR-SE內(nèi)的斷路器CB1就跳閘，驅(qū)動(dòng)器控制板上的報(bào)警指示燈AL8（LED13）、AL4（LED14）亮。

分析與處理過(guò)程：根據(jù)報(bào)警顯示，從FR主軸驅(qū)動(dòng)器說(shuō)明書(shū)可知，它是主軸驅(qū)動(dòng)器主回路過(guò)電流報(bào)警，引起報(bào)警的*常見(jiàn)原因是逆變大功率晶體管組件損壞。但實(shí)際測(cè)量全部逆變大功率晶體管組件，發(fā)現(xiàn)元器件正常，且主回路不存在短路現(xiàn)象。由此可以初步判定故障原因是在電流檢測(cè)回路本身。

注意檢查電流檢測(cè)回路元器件，*終發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器中的電流互感器RO-2不良，更換后故障排除。

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SIEMENS（西門(mén)子）公司主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

SIEMENS公司生產(chǎn)的直流主軸電動(dòng)機(jī)有1GG5、1GF5、1GL5和1GH5四個(gè)系列，與這四個(gè)系列電動(dòng)機(jī)配套的6RA24、6RA27系列驅(qū)動(dòng)裝置采用晶閘管控制。

80年代初期，該公司又推出了1PH5和1PH6兩個(gè)系列的交流主軸電動(dòng)機(jī)，功率范圍為3～100KW。驅(qū)動(dòng)裝置為6SC650系列交流主軸驅(qū)動(dòng)裝置或6SC611A（SIMODRIVE 611A）主軸驅(qū)動(dòng)模塊，主回路采用晶體管SPWM變頻器控制的方式，具有能量再生制動(dòng)功能。另外，采用為處理器80186可進(jìn)行閉環(huán)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩控制及磁場(chǎng)計(jì)算，從而完成矢量控制。同過(guò)選件實(shí)現(xiàn)C軸進(jìn)給控制，在不需要CNC的幫助下，實(shí)現(xiàn)主軸的定位控制。