数控电火花穿孔机机床的主轴调速是按照控制指令自动执行的,为了能同时满足对主传动的调速和输出扭矩的要求,数控穿孔机机床常用机电结合的方法,即同时采用电动机和机械齿轮变速两种方法。其中齿轮减速以增大输出扭矩,并利用齿轮换挡来扩大调速范围。
1.电动机调速
用于主轴驱动的调速电动机主要有直流电动机和交流电动机两大类。
(1)直流电动机主轴调速 由于主轴电动机要求输出较大的功率,所以主轴直流电动机在结构上不适用永磁式,一般是他激式。
通常在数控穿孔机机床中,为扩大调速范围,对直流主轴电动机的调速,同时采用调压和调磁两种方法。其典型的直流主轴电动机特性曲线。
(2)交流电动机主轴调速 大多数交流进给伺服电动机采用永磁式同步电动机,但主轴交流电动机则多采用鼠笼式感应电动机,这是因为受永磁体的限制,永磁同步电动机的容量不允许做得太大,而且其成本也很高。另外,数控机床主轴驱动系统不必象进给系统那样,需要如此高的动态性能和调速范围。鼠笼式感应电动机其结构简单、便宜、可靠,配上矢量变换控制的主轴驱动装置则完全可以满足数控机床主轴的要求。
交流主轴电动机的驱动目前广泛采用矢量控制变频调速的方法,并为适应负载特性的要求,对交流电动机供电的变频器,应同时有调频兼调压功能。有关交流感应电机矢量控制原理,这里不予介绍。
2.机械齿轮变速
采用电动机无级调速,使主轴齿轮箱的结构大大简化,但其低速段输出力矩常常无法满足机床强力切削的要求。如单纯片面追求无级调速,势必要增大主轴电动机的功率,从而使主轴电动机与驱动装置的体积、重量及成本大大增加。
数控穿孔机机床在加工时,主轴是按零件加工程序中主轴速度指令所指定的转速来自动运行。数控系统通过两类主轴速度指令信号来进行控制,即用模拟量或数字量信号(程序中的S代码)来控制主轴电动机的驱动调速电路,同时采用开关量信号(程序上用M41~M44代码)来控制机械齿轮变速自动换挡的执行机构。自动换挡执行机构是一种电——机转换装置,常用的有液压拨叉和电磁离合器。
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