數(shù)控機床伺服主軸與變頻主軸的四大區(qū)別

時間：2021-01-08

①概念上的區(qū)別。目前，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)的主軸電動機主要的控制有兩種接口：模擬(DC0～10v)接口和數(shù)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(qū)動;數(shù)字接口靠全數(shù)字伺服電動機來控制驅(qū)動。通常說用變頻器驅(qū)動的主軸就是模擬主軸，用伺服電動機來驅(qū)動的主軸就是伺服主軸。兩者都能滿足數(shù)控機床主軸的控制要求。

②控制硬件上的區(qū)別。隨著自動控制領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，特別是微電子和電力技術(shù)的不斷較新，伺服控制系統(tǒng)從早期的模擬控制逐步發(fā)展到全數(shù)字控制系統(tǒng)，并隨著伺服系統(tǒng)硬件的軟件化，使其控制性能有了較大的提高。驅(qū)動元件從早期的晶閘管SCR、大功率晶體管GTR等，發(fā)展到現(xiàn)在的智能型功率器件IPM。

在模擬交流伺服系統(tǒng)中，位置控制部分是由大規(guī)模集成電路LSI完成的。在全數(shù)字的伺服系統(tǒng)中，速度環(huán)和電流環(huán)都是由單片機控制，KANUC的系統(tǒng)設計將該部分電路設計在系統(tǒng)內(nèi)部，作為系統(tǒng)控制的一部分(通常稱為軸卡，Axes Card)，該部分實現(xiàn)了位置、速度和電流的控制。

③原理上的區(qū)別。

a、變頻主軸電動機在變頻器的驅(qū)動下，具有低頻時輸出轉(zhuǎn)矩大、高速時輸出平穩(wěn)、轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應快、穩(wěn)速精度高、減速停機速度快且平穩(wěn)、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(xiàn)對交流異步電動機的軟啟動、變頻調(diào)速，提高運轉(zhuǎn)精度，改變功率因數(shù)，以及實現(xiàn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)矩。

d、何服主軸是靠伺服驅(qū)動器驅(qū)動的。伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)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(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。

④市場應用上的區(qū)別。變頻主軸經(jīng)濟，變速功能好，容易實現(xiàn)高速和大功率，能滿足大多數(shù)加工要求，用于大多數(shù)數(shù)控車床和數(shù)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(xiàn)，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(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)剛性攻螺紋的方法。國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)剛性攻螺紋主要是依照每轉(zhuǎn)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(diào)速比，主軸必須能在1r/min甚至較低的轉(zhuǎn)速下工作。國內(nèi)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(xiàn)精確定位控制和剛性攻螺紋。

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