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数控机床标准的配置为伺服轴+主轴。伺服轴控制各坐标的运动,主轴控制主轴的速度、位置。数控系统标准配置的数字主轴,由电源模块、功率驱动模块、主轴电机构成,具有控制精度高,动态响应好的特点。但在主轴功率大,对控制精度和动态响应要求不是很高的情况下,数字主轴就显得成本太高。这是可以采用数控系统的“模拟主轴”功能。模拟主轴就是数控系统输出模拟电压信号,后级采用普通的交流变频器和交流变频电机来实现主轴控制。目前一般的数控系统中都具有“模拟主轴”功能,按不同品牌此功能有的作为标准配置,有的作为用户选件定购。
鼠笼式交流异步电动机使用交流变频器调速时,变频器将外部交流电源变为直流,经过平滑滤波,在经过逆变回路把直流变成不同频率的交流电,使电机获得无级调速所需要的电压、电流、频率。这种变频器结构简单,电网功率因数较好。近年来随着控制技术的发展,由矢量控制模式逐步取代了传统的V-F控制模式,调速性能有了很大提高。同时由于功率器件质量稳定,保护电路设计日趋完善,交流变频器的可靠性相当不错,已大量的进入工业和民用的领域。同时随着变频器技术的成熟,配套于变频器的变频电机也得到广泛应用。变频电机在调速性能特别是低速段性能大大优于普通交流电机。为了保证在不同的转速下的通风散热,变频电机中的风扇不是安装在电机轴上由电机同步带动,而是有独立的电源供给风扇电机,这部分结构与数控用主轴电机是类似的。
我公司生产的HZ-073数控陶瓷切割机,采用西门子802D数控系统控制。数控轴为X、Y、Z三个伺服轴。主轴采用日本三菱FR-A540变频调速器+11KW先马变频调速电机,主轴未装编码器,802D数控系统用“模拟主轴”功能控制主轴。