东莞市精阳机械有限公司

数控车床加工主轴调速方法

   为满足数控车床加工主传动的要求，数控机床常采用电动机无级调速系统，6146数控车床，为扩大调速范围，适应低速大扭矩的要求，也常用齿轮有级调速和电机无级调速相结合的方法实现主轴调速。

1、机械齿轮变速

   在数控车床加工主传动系统中，由于采用了电动机无级调速，使传统的主轴箱结构大大简化。但由于主轴电机和驱动电源的限制，往往在其低速段为恒转矩输出。为了尽可能使主轴在整个速度范围内提供主电动机的大的输出功率，并满足数控机床低速强力切削的需要，常采用1～4档齿轮变速与无级调速相结合的方法，即所谓分段无级调速。采用机械齿轮减速，既放大了输出功率，又扩大了调速范围。

    数控车床加工在切削时，主轴是按零件加工程序中S指令所确定的转速来自动运行。因此，数控系统中必须有两类主轴速度指令信号，即用模拟量或数字量信号（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（M代码）来控制机械齿轮变速自动换档的执行机构。自动换档执行机构是一种电－机转换装置，常用的有液压拨叉和电磁离合器。

2、电动机调速

用于数控车床加工主轴驱动的调速电动机主要分为直流和交流两大类。

  （1）直流电动机调速??通常数控机床的?调速范围较大，对直流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?机特性曲线如图6-1所示。从其特性曲线可?知，电动机在转速n0以下属于恒转矩调速，即?采用改变电枢电压来实现；在转速n0以上属于?恒功率调速，通过改变励磁电流来实现。

较为常用的?FANUC直流它励式主轴电动?机采用的是三相全控晶闸管无环流可逆调速系? 统，可实现调压调速和调磁调速，调速范围35?～3500r/min。

 （2）交流电动机调速

    目前数控机床交流主轴驱动中均采用笼型感应电动机，广泛采用矢量控制变频调速的方法。

   随着新型直流和交流主轴调速电动机的日趋完善，电动机调速将得到广泛的应用，但在经济型数控机床中为降低成本，也常采用机械齿轮换档的方法来改变主轴转速。

斜身数控车床的工作原理

     斜身数控车床的作业原理是圆周运动转换直线运动，由主电动机出力，带动飞轮，经离合器带动齿轮、曲轴（或偏疼齿轮）、连杆等作业，来达到滑块的直线运动，52数控车床，从主电动机到连杆的运动为圆周运动。

    圆周运动和直线运动的转接点，其规划上大致有两种组织，一种为球型，一种为销型（圆柱型），经由这个组织将圆周运动转换成滑块的直线运动。冲床对资料施以压力，使其塑性变形，而得到所要求的形状与精度，因而有必要合作一组模具（分上模与下模），将资料置于其间， 6140数控车床，由机器施加压力，使其变形，加工时施加于资料之力所形成之反作用力，由冲床机械本体所吸收。

5轴联动加工和复合加工机床快速发展

  采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，中堂镇数控车床，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。

当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。

  在EMO2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。