主轴驱动系统的分类

主轴驱动系统包括主轴驱动器和主轴电动机。数控机床主轴的无级调速则是由主轴驱动器完成。主轴驱动系统分为直流驱动系统和交流驱动系统，目前数控机床的主轴驱动多采用交流主轴驱动系统即交流主轴电动机配备变频器或主轴伺服驱动器控制的方式。

直流驱动系统在20世纪70年代初至80年代中期在数控机床上占据主导地位，这是由于直流电动机具有良好的调速性能，输出力矩大，过载能力强，精度高，控制原理简单，易于调整。随着微电子技术的迅速发展，加之交流伺服电动机材料、结构及控制理论有了突破性的进展，80年代初期推出了交流驱动系统，标志着新一代驱动系统的开始，由于交流驱动系统保持了直流驱动系统的优越性，而且交流电动机无需维护，便于制造，不受恶劣环境影响，所以目前直流驱动系统已逐步被交流驱动系统所取代，广东科比Keb变频驱动器技术指导。从90年代开始，广东科比Keb变频驱动器技术指导，交流伺服驱动系统已走向数字化，驱动系统中的电流环、速度环的反馈控制已全部数字化，系统的控制模型和动态补偿均由高速微处理器实时处理，增强了系统自诊断能力，提高了系统的快速性和精度。

采用伺服驱动器—电动机互馈对拖的测试平台

这种测试系统由四部分组成，分别是三相PWM整流器、被测伺服驱动器—电动机系统、负载伺服驱动器—电动机系统及上位机，其中两台电动机通过联轴器互相连接。被测电动机工作于电动状态，负载电动机工作于发电状态。被测伺服驱动器—电动机系统工作于速度闭环状态，用来控制整个测试平台的转速，负载伺服驱动器—电动机系统工作于转矩闭环状态，通过控制负载电动机的电流来改变负载电动机的转矩大小，模拟被测电机的负载变化，这样互馈对拖测试平台可以实现速度和转矩的灵活调节，完成各种试验功能测试。上位机用于监控整个系统的运行，根据试验要求向两台伺服驱动器发出控制指令，同时接收它们的运行数据，并对数据进行保存、分析与显示。

对于这种测试系统，采用高性能的矢量控制方式对被测电动机和负载设备分别进行速度和转矩控制，即可模拟各种负载情况下伺服驱动器的动、静态性能，完成对伺服驱动器的多方位而准确的测试。但由于使用了两套伺服驱动器—电动机系统，所以这种测试系统体积庞大，不能满足便携式的要求，而且系统的测量和控制电路也比较复杂、成本也很高

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现代数控机床对主轴传动提出了更高的要求：

（1） 调速范围宽并实现无极调速

为保证加工时选用合适的切削用量，以获得zui佳的生产率、加工精度和表面质量。特别对于具有自动换刀功能的数控加工中心，为适应各种刀具、工序和各种材料的加工要求，对主轴的调速范围要求更高，要求主轴能在较宽的转速范围内根据数控系统的指令自动实现无级调速，并减少中间传动环节，简化主轴箱。

目前主轴驱动装置的恒转矩调速范围已可达1∶100，恒功率调速范围也可达1∶30，一般过载1.5倍时可持续工作达到30min。

主轴变速分为有级变速、无级变速和分段无级变速三种形式，其中有级变速*用于经济型数控机床，大多数数控机床均采用无级变速或分段无级变速。在无级变速中，变频调速主轴一般用于普及型数控机床，交流伺服主轴则用于中、数控机床。

（2） 恒功率范围要宽

主轴在全速范围内均能提供切削所需功率，并尽可能在全速范围内提供主轴电动机的zui大功率。由于主轴电动机与驱动装置的限制，主轴在低速段均为恒转矩输出。为满足数控机床低速、强力切削的需要，常采用分级无级变速的方法（即在低速段采用机械减速装置），以扩大输出转矩。

位置前馈增益

设定位置环的前馈增益。设定值越大时，表示在任何频率的指令脉冲下，位置滞后量越小位置环的前馈增益大，控制系统的高速响应特性提高，但会使系统的位置不稳定，容易产生振荡。不需要很高的响应特性时，本参数通常设为0表示范围：0~100%

速度比例增益

设定速度调节器的比例增益。设置值越大，增益越高，刚度越大。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载值情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较大的值。

速度积分时间常数

设定速度调节器的积分时间常数。设置值越小，积分速度越快。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。 上海持承自动化设备有限公司主营驱动器，如有更多需要，我们线上回复！

一般PLC的输出接口具有一定的驱动能力，而通常的晶体管直流输出接口的负载能力*为十几—几十伏特、几十—几百毫安;但对于功率步进电机则要求几十—上百伏特、几安—十几安的驱动能力，因此应该采用驱动器对输出脉冲进行放大。

伺服机构的步进电机无脉冲输入时便停止运转，伺服执行机构定位。当伺服执行机构的位移速度要求较高时，可以用PLC中的高速脉冲发生器。不同的PLC其高速脉冲的频率可达4000—6000Hz。对于自动线上的一般伺服机构，其速度可以得到充分满足。

如伺服机构采用硬件环行分配器，则占用PLC的I/O口点数少于5点，一般*为3点。其中I口占用一点，作为启动控制信号;O口占用2点，一点作为PLC的脉冲输出接口，接至伺服系统硬环的时钟脉冲输入端，另一点作为山社步进电机转向控制信号，接至硬环的相序分配控制端。

伺服系统采用软件环行分配器时，将PLC控制的开环伺服机构用于某大型生产线的数控滑台，每个滑台*占用4个I/O接口，节省了CNC控制系统，其脉冲当量为0.01~0.05mm，进给速度为Vf=3~15m/min，完全满足工艺要求和加工精度要求。 上海持承自动化设备有限公司主营驱动器，如有任何需求，静候来电！广东科比Keb变频驱动器技术指导

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步进数控机床伺服系统驱动器的原理及组成

步进电动机的驱动伺服系统，加到步进电动机的定子绕组上的电脉冲信号，是由步进电动机的驱动控制器给出的，驱动控制器由环形分配器和功率放大器两部分组成。在许多CNC系统中，环形分配器的功能由软件产生，在这种情况下，驱动器就不包括环形分配器。

环形分配器输入端的指令脉冲是CNC插补器输出的一系列指令脉冲，输出则加到步进电动机相应绕组的功率放大器的输入端。也就是说环形分配器的任务是把来自CNC的一列脉冲信号，按照一定的顺序分配到步进电机的每一相绕组上。 广东科比Keb变频驱动器技术指导

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