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磨床电主轴的驱动

电主轴

磨床电主轴电动机均为交流异步异步电动机,由于是用于高速加工机床,起动时要由静止快速升到数万甚至数十万转/分钟,起动转矩较大,因此起动电流要高于普通电动机额定电流5~7倍。变频调速方式可分为矢量调速和变频调速。变换器的驱动控制特点是恒扭矩驱动,其输出功率正比于扭矩。机械新型变频器采用先进晶体管技术,可实现主轴的无级变速。向量控制驱动器的驱动控制方式为:低转速时采用恒转矩驱动,高转速时采用恒功率驱动。

电主轴磨床是数控机床中常用的一种变频调速方法。现有常规变频调速与控制、矢量调速与控制、直接转矩控制三种控制方式。

常规变频调速为标量调速,其调速控制特性为恒转矩调速,输出功率与转速成比例。常规变频控制系统动态性能差,低速控制性能差,输出功率稳定性差,且无C轴驱动功能。但是价格便宜,结构简单,一般用于磨床和普通高速铣床等。

采用模拟直流电机控制的矢量控制技术,通过转子磁场定向,通过矢量变换实现驱动和控制,具有良好的动态性能。向量控制驱动器在起动时转矩值较大,加之磨床电轴本身结构简单,惯性较小,所以起动加速度较大,可实现起动后瞬间达到允许极限速度。后者可实现位置和速度反馈,不仅具有较好的动态性能,而且还可实现C轴功能,而前者动态性能稍差,也不具备C轴功能,但价格较便宜。

直转矩控制是继向量控制后发展起来的新型高性能交流调速技术,其控制思想新颖,系统结构简单,适用于高速磨床电主轴的驱动,能较好地满足高速磨床电主轴高转速、宽调速范围、高速瞬时准停的动态特性和静态特性的要求,已成为当前交流传动领域的研究热点。


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