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数控机床对主轴驱动系统的要求

机床的主轴驱动和进给驱动有较大的差别。机床主轴的工作运动通常是旋转运动，不像进给驱动需要丝杠或其它直线运动装置作往复运动。数控机床通常通过主轴的回转与进给轴的进给实现刀具与工件的快速的相对切削运动。在20纪60-70年代，数控机床的主轴一般采用三相感应电动机配上多级齿轮变速箱实现有级变速的驱动方式。随着刀具技术、生产技术、加工工艺以及生产效率的不断发展，上述传统的主轴驱动已不能满足生产的需要。

通电检查，发现一芯片异常发热。断电后将该芯片的电源引脚切断，静态检查，电源到地的阻置增大应属正常。测该芯片的电源到地的阻值很小。查该芯片的型号，为一非标型号，众多手册中没有查到。经线路分析，确认其为该板中的主要元件：环形脉冲分配器。

为进一步确认该芯片的问题，首先换耐压电流功率相当的步进电机电源驱动管，恢复该芯片的电源引脚，用发光二级管电路替代步进电机各绕组作模拟负载。通电后，发光二级管皆亮，即各绕组皆通电，这是不符合线路要求的，输入步进脉冲无反应，因此确认该芯片已损坏。 重庆驱动器供应商上海持承自动化设备有限公司主营驱动器，如有需要，欢迎咨询！

环形分配器是根据步进电动机的相数和控制方式设计的。

硬件的环形分配器可用数字集成电路系列中的基本门电路和触发器构成，但这样构成的环形分配器过于复杂，随着大规模集成电路技术的发展，现在，实用的环形分配器均是集成化的**电路芯片，这些芯片通常还包括除脉冲分配控制之外的其它他功能。图1为三相硬件环形分配器的驱动控制示意图。图中CLK为数控装置发出的脉冲信号，DIR为正负方向信号，FVLL/HALF用于控制整步或半步运行。每来一个脉冲信号，环形分配器按照一定的顺序（正负方向，整步、半步条件）把脉冲分配到某一相驱动的输入端。

不同类型的主轴系统的特点和使用范围

（1） 普通笼型异步电动机配齿轮变速箱

这是*经济的一种方法主轴配置方式，但只能实现有级调速，由于电动机始终工作在额定转速下，经齿轮减速后，在主轴低速下输出力矩大，重切削能力强，非常适合粗加工和半精加工的要求。如果加工产品比较单一，对主轴转速没有太高的要求，配置在数控机床上也能起到很好的效果；它的缺点是噪音比较大，由于电机工作在工频下，主轴转速范围不大，不适合有色金属和需要频繁变换主轴速度的加工场合。

（2） 普通笼型异步电动机配简易型变频器

可以实现主轴的无级调速，主轴电动机只有工作在约500转/分钟以上才能有比较满意的力矩输出，否则，特别是车床很容易出现堵转的情况，一般会采用两挡齿轮或皮带变速，但主轴仍然只能工作在中高速范围，另外因为受到普通电动机*高转速的限制，主轴的转速范围受到较大的限制。

这种方案适用于需要无级调速但对低速和高速都不要求的场合，例如数控钻铣床。国内生产的简易型变频器较多。

整流部：通过整流部，将交流电源变为直流电源，经电容滤波，产生平稳无脉动的直流电源。

逆变部：由控制部过来的SPWM信号，驱动IGBT，将直流电源变为SPWM波形，以驱动伺服电机。

控制部分：伺服单元采用全数字化结构，通过高性能的硬件支持，实现闭环控制的软件化，现在所有的伺服已采用（DSP数字信号处理）芯片，DSP，能够执行位置、速度、转矩和电流控制器的功能。给出PWM信号控制信号作用于功率驱动单元，并能够接收处理位置与电流反馈，具有通讯接口。

编码器：伺服电机配有高性能的转角测量编码器，可以精确测量转子的位置与电机的转速。

目前，伺服控制系统的输出器件越来越多地采用开关频率很高的新型功率半导体器件，主要有大功率晶体管（GTR）、功率场效应管 （MOSFET）和绝缘门极晶体管（IGPT）等。这些先进器件的应用显着地降低了伺服单元输出回路的功耗，提高了系统的响应速度，降低了运行噪声。 上海持承自动化设备有限公司主营驱动器，如项目有需求，拨打我司电话！河南COPLEY驱动器哪家便宜

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伺服驱动器内部结构：

伺服驱动器内部结构由电源电路、继电器板电路、主控板电路、驱动板电路及功率变换电路组成。电源电路作用，将外部输入的直流电转换为大小不同的直流电输出，为后续的继电器板、驱动板、功率变换电路提供直流电源。继电器板作用，提供直流电完成控制信号、检测信号传递。

机电一体化的伺服控制系统的结构，类型繁多，但从自动控制理论的角度来分析，伺服控制系统一般包括控制器，被控对象，执行环节，检测环节，比较环节等五部分。

比较环节

比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号的环节，通常由专门的电路或计算机来实现。

控制器

控制器通常是计算机或PID控制电路，其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理，以控制执行元件按要求动作。

执行环节

执行环节的作用是按控制信号的要求，将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控对象工作。机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压，气动伺服机构等。

被控对象

机械参数量包括位移，速度，加速度，力，和力矩为被控对象。

检测环节

检测环节是指能够对输出进行测量并转换成比较环节所需要的量纲的装置，一般包括传感器和转换电路。

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