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主軸伺服系統(tǒng)的現(xiàn)狀 ZYC
2022年6月30日

主軸伺服提供加工各類工件所需的切削功率,因此,只需完成主軸調(diào)速及正反轉(zhuǎn)功能。但當(dāng)要求機(jī)床有螺紋加 工、準(zhǔn)停和恒線速加工等功能時(shí),對(duì)主軸也提出了相應(yīng)的 位置控制要求,因此,要求其輸出功率大,具有恒轉(zhuǎn)矩段 及恒功率段,有準(zhǔn)?刂,主軸與進(jìn)給聯(lián)動(dòng)。與進(jìn)給伺服 一樣,主軸伺服經(jīng)歷了從普通三相異步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)到直流主軸傳動(dòng)。隨著微處理器技術(shù)和大功率晶體管技術(shù)的進(jìn)展,現(xiàn)在又進(jìn)入了交流主軸伺服系統(tǒng)的時(shí)代。 

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(一)交流異步伺服系統(tǒng) 

交流異步伺服通過在三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組中產(chǎn)生幅值、頻率可變的正弦電流,該正弦電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的感應(yīng)電流相互作用,產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)。其中,正弦電流的幅值可分解為給定或可調(diào)的勵(lì)磁電流與等效轉(zhuǎn)子力矩電流的矢量和;正弦電流的頻率可分解為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差之和,以實(shí)現(xiàn)矢量化控制。 
交流異步伺服通常有模擬式、數(shù)字式兩種方式。與模擬式相比,數(shù)字式伺服加速特性近似直線,時(shí)間短,且可提高主軸定位控制時(shí)系統(tǒng)的剛性和精度,操作方便,是機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)采用的主要形式。然而交流異步伺服存在兩個(gè)主要問題:一是轉(zhuǎn)子發(fā)熱,效率較低,轉(zhuǎn)矩密度較小,體積較大;二是功率因數(shù)較低,因此,要獲得較寬的恒功率調(diào)速范圍,要求較大的逆變器容量。 

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(二)交流同步伺服系統(tǒng) 

近年來,隨著高能低價(jià)永磁體的開發(fā)和性能的不斷提高,使得采用永磁同步調(diào)速電動(dòng)機(jī)的交流同步伺服系統(tǒng)的性能日益突出,為解決交流異步伺服存在的問題帶來了希望。與采用矢量控制的異步伺服相比,永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子溫度低,軸向連接位置精度高,要求的冷卻條件不高.

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