數(shù)控機(jī)床在應(yīng)用中的幾種常見調(diào)速方法

　　數(shù)控機(jī)床的主軸調(diào)速是按照控制指令自動(dòng)執(zhí)行的，為了能同時(shí)滿足對(duì)主傳動(dòng)的調(diào)速和輸出扭矩的要求，數(shù)控機(jī)床常用機(jī)電結(jié)合的方法，即同時(shí)采用電動(dòng)機(jī)和機(jī)械齒輪變速兩種方法。其中齒輪減速以增大輸出扭矩，并利用齒輪換擋來擴(kuò)大調(diào)速范圍。

1．電動(dòng)機(jī)調(diào)速

　　用于主軸驅(qū)動(dòng)的調(diào)速電動(dòng)機(jī)主要有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類。

　　交流電動(dòng)機(jī)主軸調(diào)速

　　大多數(shù)交流進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)采用永磁式同步電動(dòng)機(jī)，但主軸交流電動(dòng)機(jī)則多采用鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，這是因?yàn)槭苡来朋w的限制，永磁同步電動(dòng)機(jī)的容量不允許做得太大，而且其成本也很高。另外，數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不必象進(jìn)給系統(tǒng)那樣，需要如此高的動(dòng)態(tài)性能和調(diào)速范圍。鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便宜、可靠，配上矢量變換控制的主軸驅(qū)動(dòng)裝置則完全可以滿足數(shù)控機(jī)床主軸的要求。

　　交流主軸電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)目前廣泛采用矢量控制變頻調(diào)速的方法，并為適應(yīng)負(fù)載特性的要求，對(duì)交流電動(dòng)機(jī)供電的變頻器，應(yīng)同時(shí)有調(diào)頻兼調(diào)壓功能。有關(guān)交流感應(yīng)電機(jī)矢量控制原理，這里不予介紹。

2．機(jī)械齒輪變速

　　 采用電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速，使主軸齒輪箱的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，但其低速段輸出力矩常常無法滿足機(jī)床強(qiáng)力切削的要求。如單純片面追求無級(jí)調(diào)速，勢(shì)必要增大主軸電動(dòng)機(jī)的功率，從而使主軸電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)裝置的體積、重量及成本大大增加。困此數(shù)控機(jī)床常采用1~4擋齒輪變速與無級(jí)調(diào)速相結(jié)合的方式，即所謂分段無級(jí)變速。采用機(jī)械齒輪減速，增大了輸出扭矩，并利用齒輪換擋擴(kuò)大了調(diào)速范圍。

　　數(shù)控機(jī)床在加工時(shí)，主軸是按零件加工程序中主軸速度指令所指定的轉(zhuǎn)速來自動(dòng)運(yùn)行。數(shù)控系統(tǒng)通過兩類主軸速度指令信號(hào)來進(jìn)行控制，即用模擬量或數(shù)字量信號(hào)（程序中的S代碼）來控制主軸電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)調(diào)速電路，同時(shí)采用開關(guān)量信號(hào)（程序上用M41～M44代碼）來控制機(jī)械齒輪變速自動(dòng)換擋的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。自動(dòng)換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一種電——機(jī)轉(zhuǎn)換裝置，常用的有液壓撥叉和電磁離合器。

（1）液壓撥叉換擋

　　　液壓撥叉是一種用一只或幾只液壓缸帶動(dòng)齒輪移動(dòng)的變速機(jī)構(gòu)。最簡(jiǎn)單的二位液壓缸實(shí)現(xiàn)雙聯(lián)齒輪變速。對(duì)于三聯(lián)或三聯(lián)以上的齒輪換擋則必須使用差動(dòng)液壓缸。 要注意的是每個(gè)齒輪的到位，需要有到位檢 測(cè)元件（如感應(yīng)開關(guān)）檢測(cè)，該信號(hào)能有效說明變擋已經(jīng)結(jié)束。對(duì)采用主軸驅(qū)動(dòng)無級(jí)變速的場(chǎng)合，可采用數(shù)控系統(tǒng)控制主軸電動(dòng)機(jī)慢速轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)來解決上述液壓撥叉可能產(chǎn)生的頂齒問題。對(duì)于純有級(jí)變速的恒速交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合，通常需在傳動(dòng)鏈上安置一個(gè)微電動(dòng)機(jī)。正常工作時(shí)，離合器脫開，齒輪換擋時(shí)，主軸M1停止工作而離合器吸合，微電動(dòng)機(jī)M2工作，帶動(dòng)主軸慢速轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，油缸移動(dòng)齒輪，從而順利嚙合。

 　　液壓撥叉需附加一套液壓裝置，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電磁閥動(dòng)作，再將壓力油分至相應(yīng)液壓缸，因而增加了復(fù)雜性。

（2）電磁離合器換擋

　　在數(shù)控機(jī)床中常使用無滑環(huán)摩擦片式電磁離合器和牙嵌式電磁離合器。