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數控機床伺服主軸與變頻主軸的四大區別

2020/12/14 15:59:25      點擊:
1、概念上的區別。目前,FANUC系統的主軸電動機主要的控制有兩種接口:模擬(DC0~10v)接口和數字(串行傳送)接口。模擬接口靠變頻器和三相異步電動機來控制驅動;數字接口靠全數字伺服電動機來控制驅動。通常說用變頻器驅動的主軸就是模擬主軸,用伺服電動機來驅動的主軸就是伺服主軸。兩者都能滿足數控機床主軸的控制要求。

2、控制硬件上的區別。隨著自動控制領域的技術發展,特別是微電子和電力技術的不斷更新,伺服控制系統從早期的模擬控制逐步發展到全數字控制系統,并隨著伺服系統硬件的軟件化,使其控制性能有了更大的提高。驅動元件從早期的晶閘管SCR、大功率晶體管GTR等,發展到現在的智能型功率器件IPM。

在模擬交流伺服系統中,位置控制部分是由大規模集成電路LSI完成的。在全數字的伺服系統中,速度環和電流環都是由單片機控制,KANUC的系統設計將該部分電路設計在系統內部,作為系統控制的一部分(通常稱為軸卡,Axes Card),該部分實現了位置、速度和電流的控制。

3、原理上的區別。

a、變頻主軸電動機在變頻器的驅動下,具有低頻時輸出轉矩大、高速時輸出平穩、轉矩動態響應快、穩速精度高、減速停機速度快且平穩、抗干擾能力強等性能。

b、變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置,能實現對交流異步電動機的軟啟動、變頻調速,提高運轉精度,改變功率因數,以及實現過電流、過電壓、過載保護等功能。變頻器的主電路大體上可分為兩類:一是電壓型,是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路的濾波元件是電容器;二是電流型,是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路的濾波元件是電感器。

c、使用變頻器的問題是變頻低速時轉矩下降。因為機床對主軸運行的要求是恒功率曲線,速度越低,轉矩要求越大,所以變頻主軸在銑床上的主要應用是中高速銑,而對于鉸孔、鏜孔無能為力,對于車床要采取換檔的方式增加低速轉矩。

d、何服主軸是靠伺服驅動器驅動的。伺服系統中控制機械元件運轉的發動機是一種輔助馬達間接變速裝置。伺服電動機可使控制速度、位置精度非常準確,將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。

4、市場應用上的區別。變頻主軸經濟,變速功能好,容易實現高速和大功率,能滿足大多數加工要求,用于大多數數控車床和數控銑床上,何其速度有波動,受變頻器U/f影響,定位差。另外,變頻主軸也可進行對主軸的定位控制,剛性攻螺紋等也可實現,但要看所選主袖電動機及變頻器,當然效肯定沒有伺服主軸好。這主要是取決于數控系統實現剛性攻螺紋的方法。國內數控系統剛性攻螺紋主要是依照每轉進給的方式,這樣只要主軸在攻螺紋時速度波動不大就能完成。真正的剛性攻螺紋要求兩軸的插補,對主軸的要求和伺服軸一樣,要求有很高的響應速度和加減速特性;還要求調速比,主軸必須能在1r/min甚至更低的轉速下工作。國內的加工中心大多使用帶反饋編碼器的主軸電動機、高性能變頻器、PG反饋脈沖卡來實現精確定位控制和剛性攻螺紋。



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