前言

數(shù)控車床是一種高精度、高效率的自動(dòng)化機(jī)床。它具有廣泛的加工性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋。具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)各種補(bǔ)償功能，并在復(fù)雜零件的批量生產(chǎn)中發(fā)揮了良好的經(jīng)濟(jì)效果。數(shù)控車床是目前國內(nèi)使用量最大，覆蓋面最廣的一種數(shù)控機(jī)床，約占數(shù)控機(jī)床總數(shù)的25％。

數(shù)控車床的誕生對(duì)于人類機(jī)械加工制造具有劃時(shí)代的意義，工件制造也從此走向了大批量、高精度、高穩(wěn)定性的道路，對(duì)于一個(gè)國家來說，數(shù)控機(jī)床在所有金屬切削設(shè)備中的占比，是衡量其自動(dòng)化水平的重要參數(shù)，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、國家的強(qiáng)大都具有重要意義。

正文

數(shù)字控制機(jī)床——數(shù)控機(jī)床，其英文名稱為CNC MACHINE TOOLS。它是一種使用編制好的加工程序自動(dòng)進(jìn)行加工的機(jī)電設(shè)備。數(shù)控機(jī)床的種類非常多，除了包括數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床、數(shù)控刨床、數(shù)控銑床、數(shù)控立式車床等完成單一加工的數(shù)控機(jī)床外，還包括立式車銑加工中心、臥式銑鏜加工中心、龍門鏜銑加工中心、數(shù)控車銑鏜加工中心、數(shù)控縱切機(jī)床等完成復(fù)合加工的數(shù)控機(jī)床設(shè)備。此外，在近些年來新興的電火花機(jī)床、激光切割機(jī)、水切割機(jī)床、線切割機(jī)床、并聯(lián)數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化復(fù)合機(jī)床生產(chǎn)線等，也發(fā)展得很快。

什么是數(shù)控車床？

車床是主要用車刀對(duì)旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工的機(jī)床。主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件，是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類機(jī)床。數(shù)控車床又稱為CNC車床，即計(jì)算機(jī)數(shù)字控制車床，是一種高精度、高效率的自動(dòng)化機(jī)床。它具有廣泛的加工性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋。具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)各種補(bǔ)償功能，并在復(fù)雜零件的批量生產(chǎn)中發(fā)揮了良好的經(jīng)濟(jì)效果。數(shù)控車床是目前國內(nèi)使用量最大，覆蓋面最廣的一種數(shù)控機(jī)床，約占數(shù)控機(jī)床總數(shù)的25%。數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)、微電子和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。是機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機(jī)。

車床的發(fā)展現(xiàn)狀：

車床作為所有金屬加工機(jī)床的母機(jī)，自1797年英國機(jī)械發(fā)明家莫茲利創(chuàng)制了用絲杠傳動(dòng)刀架的現(xiàn)代車床以來，己經(jīng)跨越了210多年的歷史，極大地推進(jìn)了機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展，國際上車床的發(fā)展經(jīng)歷了從普通車床到液壓半自動(dòng)、自動(dòng)化，到數(shù)控化，直到今天智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展歷程，機(jī)器與人的關(guān)系也變得越來越簡化，從依托熟練程度保證工件質(zhì)量到僅輸入數(shù)控程序就可獲得高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品，車床變得越來越人性化，在適應(yīng)工況環(huán)境、工藝要求、專業(yè)化、環(huán)保等方面都步入了現(xiàn)代殿堂。國外以德國、美國、日本為首的西方國家，對(duì)車床特別是數(shù)控車床研發(fā)較早，積累了豐富的車床研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，其機(jī)床在技術(shù)水平、精度保持性、復(fù)合高速加工及豐富的配件設(shè)施方面保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。我國雖然起步較晚，但經(jīng)歷了技術(shù)引進(jìn)、消化、再創(chuàng)新等階段，目前在中低端市場(chǎng)具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，在高端特別是高精、高速、高復(fù)合能力上還很欠缺，縱觀國內(nèi)外數(shù)控車床的發(fā)展歷程，結(jié)合目前的技術(shù)成熟程度，數(shù)控車床的發(fā)展體現(xiàn)以下現(xiàn)狀特點(diǎn)：

（１）高速、高精、復(fù)合化加工成為主流。在通用加工領(lǐng)域，目前市場(chǎng)上常用的普通車床、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床因?yàn)榧庸ぞ鹊燃?jí)為IT7級(jí)，并且其主軸轉(zhuǎn)速低、快移速度低，在未來5-10年內(nèi)會(huì)逐步被淘汰，被加工精度更高、主軸轉(zhuǎn)速更高、快移速度更快的線軌類機(jī)床所取代，實(shí)現(xiàn)整個(gè)數(shù)控車床時(shí)代的變革，這種變革在美國、德國、日本、韓國及臺(tái)灣地區(qū)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，下一步將逐步的在中國、印度等發(fā)展中國家實(shí)現(xiàn)。在許多科研、航天及軍事領(lǐng)域，由于對(duì)工件的加工精度、形位誤差、輪廓誤差要求更加嚴(yán)格，對(duì)機(jī)床的復(fù)合化加工需求明顯，如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，往往需要一次裝卡，一次性的完成各種復(fù)雜表面、孔、槽的加工以保證精度，勢(shì)必需要機(jī)床具有復(fù)合加工的能力，并通過機(jī)床精度保證工件加工精度。此類機(jī)床以德馬吉CTX系列數(shù)控加工中心為代表。

（２）在線誤差檢測(cè)和補(bǔ)償功能逐步普及。隨著數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，讓我們有能力在數(shù)控車床上實(shí)現(xiàn)工件的在線檢測(cè)和補(bǔ)償。在實(shí)際加工過程中由于機(jī)床部件受力及熱變形會(huì)導(dǎo)致加工精度降低，在線檢測(cè)補(bǔ)償技術(shù)將很好的解決這一問題，并且這些高端技術(shù)己經(jīng)幵始向通用類設(shè)備普及，其代表機(jī)床以美國哈斯系列機(jī)床為主。

（３）智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展為數(shù)控機(jī)床發(fā)展提供無限可能，隨著網(wǎng)絡(luò)的普及和成熟，具有互聯(lián)網(wǎng)接口的機(jī)床將成為時(shí)代主角，借助網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)物物聯(lián)網(wǎng)與互通，未來的機(jī)床是可以相互交流的，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)反饋，分析利用機(jī)床位置狀態(tài)、工件狀態(tài)等數(shù)據(jù)，極大的提高生產(chǎn)效率。依靠數(shù)據(jù)也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端的網(wǎng)絡(luò)制造及定制化制造，實(shí)現(xiàn)真正的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。此系列機(jī)床以沈陽機(jī)床的i5系列機(jī)床為代表。

數(shù)控車床的電機(jī)部件

1、刀架

伺服刀架

作為數(shù)控車床的關(guān)鍵功能部件，動(dòng)力刀架有著非常重要的功能，主要用來實(shí)現(xiàn)夾持刀具、儲(chǔ)備刀具和自動(dòng)的換取刀具的功能。數(shù)控刀架在市場(chǎng)上通常被分為低、中、高三種，分類是主要依據(jù)于使用場(chǎng)合來決定的。低檔次的刀架一般只有電力作為動(dòng)力，簡稱為電動(dòng)刀架，由于只采用電機(jī)的力矩作為刀架轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的力量之源，所以不能承載太多的功能，但結(jié)構(gòu)上的簡單也使得這種低檔的電動(dòng)刀架的承載能力較強(qiáng)，其低檔簡單性決定了其不能適用于高精度多要求的機(jī)床上，只能在經(jīng)濟(jì)簡易的機(jī)床上使用。中檔的刀架則有了一定的提升，種類也較多，主要有液壓刀架、伺服刀架和雙選電動(dòng)刀架。根據(jù)刀架的名稱可知，液壓刀架主要是以液壓馬達(dá)或者液壓缸作為動(dòng)力之源，伺服則用伺服電機(jī)作為動(dòng)力之源，在控制和精度上都有更高要求，轉(zhuǎn)的更快、重復(fù)定位精度更高。這種中檔的刀架由于其性能的適用性和價(jià)格的實(shí)用性，被廣泛的應(yīng)用到普通的機(jī)床上。高檔的數(shù)控刀架相比于中檔的刀架，有著更為優(yōu)良的性能水平，主要表現(xiàn)在精度保持性和高精度加工方面，其高度自動(dòng)化也是高檔刀架的發(fā)展方向，這種刀架主要應(yīng)用于對(duì)精度要求較高的高級(jí)數(shù)控機(jī)床上。

液壓刀架

動(dòng)力刀架的發(fā)展歷史要追溯到上世紀(jì)的 80 年代，隨著三十多年的發(fā)展，作為數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵零部件，其重要程度越來越得到重視，動(dòng)力刀架使用的可靠性和性能上的穩(wěn)定性在整機(jī)的可靠性水平中占據(jù)重要作用。當(dāng)今世界上的刀架生產(chǎn)企業(yè)集中于德國、意大利、英國等歐洲較為發(fā)達(dá)的國家，由于發(fā)展歷史較為悠久，技術(shù)積累比較雄厚，科研團(tuán)隊(duì)也是非常的一流，他們所設(shè)計(jì)和制造出來的刀架可靠性能更高。世界上比較著名的刀架生產(chǎn)商有德國的肖特、意大利的巴拉法第以及杜普馬帝克，他們占據(jù)著中高端的市場(chǎng)。

動(dòng)力刀架

 不同刀架生產(chǎn)廠家分布表

2、進(jìn)給伺服

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用位置控制、速度控制和電流控制的三環(huán)結(jié)構(gòu)組成。

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理框圖

１、電流環(huán)

電流環(huán)作為系統(tǒng)最里面一環(huán)，是整個(gè)伺服系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)采樣環(huán)節(jié)，離散電流環(huán)采樣周期越短，伺服剛性就可以提高的越高，伺服的控制性能就會(huì)越好。電流環(huán)是最內(nèi)環(huán)，所以電流環(huán)才是控制的根本，是一切控制最直接的執(zhí)行者。廣義上來講，做伺服調(diào)整的最終目標(biāo)，就是要保證無論在高低速情況，加工多么復(fù)雜零件，都要盡可能確保電流的穩(wěn)定（電流環(huán)輸出的電流諧波分量小），不要波動(dòng)太大，電流響應(yīng)速度快等。只有電流的穩(wěn)定，才能保證轉(zhuǎn)矩的穩(wěn)定，最后才能確保最終的加工效果。此外，電流環(huán)由于高速處理周期，還肩負(fù)著對(duì)控制異常的細(xì)節(jié)檢測(cè)，電流環(huán)作為最內(nèi)環(huán)必須滿足比速度環(huán)和位置環(huán)更高的響應(yīng)周期，以便能精確實(shí)時(shí)的控制由于轉(zhuǎn)速變化而對(duì)應(yīng)的交流電頻率，即能夠跟得上速度環(huán)發(fā)來的指令處理，及時(shí)做出響應(yīng)。

 
斜身車床方案

２、速度環(huán)

速度環(huán)保證電機(jī)的轉(zhuǎn)速與指令值相一致、消除負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)等因素對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。速度指令與反饋的電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速相比較，其差值通過速度調(diào)節(jié)器直接產(chǎn)生q軸指令電流控制電機(jī)加速、減速或勻速，從而使電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與指令值保持一致。速度環(huán)是連接電流環(huán)和位置環(huán)的中間環(huán)節(jié)，合理提高速度環(huán)増益是整個(gè)伺服調(diào)試的核心。速度環(huán)是將整個(gè)電流環(huán)作為被控制對(duì)象的。轉(zhuǎn)矩是速度與慣量的乘積為了確保轉(zhuǎn)矩的穩(wěn)定，速度與合理的負(fù)載慣量比才是根本。所以，速度環(huán)的作用就是確保速度的穩(wěn)定。速度與負(fù)載慣量比直接影響電流環(huán)的穩(wěn)定。做伺服調(diào)整最關(guān)鍵的一個(gè)參數(shù)就是速度環(huán)增益（Kv）。速度環(huán)增益是對(duì)給定速度與反饋速度經(jīng)過比較后的差值放大倍數(shù)。顯然這個(gè)倍數(shù)越大，對(duì)速度變化的分辨率就越高。分辨率越高，那么對(duì)速度波動(dòng)的鑒別能力與扭轉(zhuǎn)能力就越強(qiáng)（因?yàn)樨?fù)反饋的實(shí)質(zhì)就是對(duì)差值進(jìn)行不斷的校正，直至為0為止），這個(gè)對(duì)速度的扭轉(zhuǎn)能力非常關(guān)鍵，它表示著這個(gè)系統(tǒng)對(duì)外界負(fù)載的抗干擾能力，速度增益越大，表示系統(tǒng)對(duì)外界抗干擾能力就越強(qiáng)，那么抑制速度波動(dòng)的能力就越強(qiáng)，顯然光潔度就要越好了（在無振動(dòng)前提下）。所以越大的速度環(huán)增益，代表著精確的速度控制能力，代表著精確的轉(zhuǎn)矩力道，代表著最佳的表面光潔特性，它與位置環(huán)一起，代表著機(jī)械的最佳響應(yīng)性。

３、位置環(huán)

位置環(huán)的根本任務(wù)是使執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)位置指令的精確跟蹤，它能產(chǎn)生電機(jī)的速度指令并使電機(jī)準(zhǔn)確定位和跟蹤。通過設(shè)定的目標(biāo)位置與電機(jī)準(zhǔn)確定位的實(shí)際位置相比較，利用其偏差通過位置調(diào)節(jié)器來產(chǎn)生電機(jī)的速度指令。當(dāng)給定量隨機(jī)變化時(shí)，系統(tǒng)能使被控量準(zhǔn)確無誤地跟蹤并復(fù)現(xiàn)給定量。從伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理框圖中可看出，位置環(huán)是三環(huán)里面的最外環(huán)，是最后的調(diào)整對(duì)象?？刂浦娏鳝h(huán)與速度環(huán)在內(nèi)的所有對(duì)象。一般情況下，先確定電流環(huán)與速度環(huán)，最后確定位置環(huán)，所以經(jīng)過插補(bǔ)之后的位置指令，位置環(huán)是確保加工結(jié)果是否滿足要求的最重要的最終的決定因素。評(píng)價(jià)一臺(tái)機(jī)床加工性能的好壞，主要表現(xiàn)在對(duì)加工零件的表面光潔度與輪廓精度兩方面，而輪廓精度從系統(tǒng)角度來講，就是由位置環(huán)決定。在確保了位置環(huán)的輸入指令之后，與通過反饋回來的反饋位置進(jìn)行差值放大，即得到位置誤差。顯然，類似速度環(huán)增益，位置環(huán)增益描述的是對(duì)位置變化的精確分辨能力。它的作用是來描述系統(tǒng)的靜態(tài)精度與動(dòng)態(tài)跟蹤性能的。位置環(huán)増益K_P設(shè)定越大，對(duì)位置變化的鑒別能力與扭轉(zhuǎn)能力就越高，則機(jī)械的滯后將得到大大改善，動(dòng)態(tài)跟隨性能就越強(qiáng)。配合速度環(huán)的高響應(yīng)，最終才使得定位精度得以提升。

PID控制簡化框圖

伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)階段：

20世紀(jì)60年代初期，數(shù)控機(jī)床采用液壓伺服系統(tǒng)，液壓伺服系統(tǒng)與當(dāng)時(shí)傳統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)相比，響應(yīng)時(shí)間短，輸出相同扭矩的伺服部件的外形尺寸小。但由于液壓伺服系統(tǒng)存在著發(fā)熱量大、效率低、污染環(huán)境和不便于維修等缺點(diǎn)。

20世紀(jì)60年代中期,小功率伺服型步進(jìn)電機(jī)和液壓扭矩放大器所組成的開環(huán)系統(tǒng)曾一度廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床。其最有代表性的是日本公司的電液脈沖馬達(dá)伺服系統(tǒng)。但由于該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、可靠性差等缺點(diǎn)。

數(shù)控車銑復(fù)合機(jī)方案

20世紀(jì)60年代后期,在數(shù)控機(jī)床上廣泛使用的小慣量直流電動(dòng)機(jī)。小慣量直流電機(jī)因增加了中間齒輪傳動(dòng)而使電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜，容易出現(xiàn)磨損，增大傳動(dòng)間隙，影響傳動(dòng)精度。

20世紀(jì)70年代，美國公司GETTYS首先研制成功了大慣量直流電動(dòng)機(jī)，即通常所指的寬調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)。它的調(diào)速范圍很寬，可以直接與絲杠相連接。極大地簡化了與機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件慣量的匹配。20世紀(jì)70年代以來大慣量直流電動(dòng)機(jī)一直廣泛應(yīng)用于各類數(shù)控機(jī)床上,并獲得了良好的效果。

自20世紀(jì)80年代以來隨著大規(guī)模集成電路、電力電子學(xué)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)進(jìn)行矢量控制技術(shù)的重大突破，使長期以來人們一直試圖用交流電動(dòng)機(jī)取代直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用在調(diào)速和伺服控制中的設(shè)想得以實(shí)現(xiàn)。交流伺服系統(tǒng)幾乎保留了直流系統(tǒng)的所有優(yōu)點(diǎn)，具有調(diào)速范圍寬、穩(wěn)速精度高和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好等優(yōu)良的技術(shù)特性，而且繼承了交流電動(dòng)機(jī)本身固有的許多優(yōu)良性能。

近幾年來，國際上出現(xiàn)了許多采用直線電機(jī)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的加工設(shè)備。在1993年漢諾威歐機(jī)床博覽會(huì)上，德國展出了世界上第一臺(tái)采用直線電機(jī)臥式加工中心，拉開了直線電機(jī)伺服系統(tǒng)的序幕。直線伺服是高速高精數(shù)控機(jī)床的理想驅(qū)動(dòng)模式，無論是在國外還是國內(nèi)都在積極的研究、探索之中，將會(huì)是下一代數(shù)控機(jī)床的一個(gè)顯著特色。

對(duì)伺服進(jìn)給系統(tǒng)的要求

伺服系統(tǒng)是以機(jī)械參數(shù)（位置、速度、加速度）作為被控量的一種自動(dòng)控制的系統(tǒng)，它的基本要求是系統(tǒng)的輸出能夠迅速而且精確地響應(yīng)指令輸入的變化。對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求有：

１）穩(wěn)定性好穩(wěn)定是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下，能在短暫的調(diào)節(jié)過程后到達(dá)新的或者回到原有的平衡狀態(tài)。

２）精度高伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能跟隨輸入量的精確程度。作為精密加工的數(shù)控機(jī)床，要求的定位精度或輪廓加工精度通常比較離。

３）快速響應(yīng)性好快速響應(yīng)性是伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的標(biāo)志之一，即要求跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快，一方面要求過渡過程時(shí)間短，一般要求在200毫秒以內(nèi)，甚至小于幾十毫秒；另一方面，要求過渡過程的前沿陡，即上升率要大。

４）靈敏度：系統(tǒng)對(duì)參數(shù)變化的靈敏度要小，即系統(tǒng)能不因參數(shù)變化而受到較大的影響?？垢蓴_性：系統(tǒng)應(yīng)具有良好的抵抗外部負(fù)載干擾和高頻噪音的能力等。
      ５）對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的要求；為確保數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性等，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置時(shí)，提出如下要求：

(1)髙的傳動(dòng)精度與定位精度：數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)精度和定位精度對(duì)零件的加工精度起著關(guān)鍵性的作用。無論對(duì)點(diǎn)位、直線控制系統(tǒng)，還是輪廓控制系統(tǒng)，傳動(dòng)精度和定位精度都是表征數(shù)控機(jī)床性能的主要指標(biāo)。

(2)響應(yīng)速度要快：工作臺(tái)應(yīng)能在規(guī)定的速度范圍內(nèi)靈敏而精確地跟蹤指令，進(jìn)行單步或連續(xù)移動(dòng)，在運(yùn)行時(shí)不出現(xiàn)丟步或多步現(xiàn)象。

(3)無間隙傳動(dòng)：進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)間隙一般指反向間隙，即反向死區(qū)誤差，它存在于整個(gè)傳動(dòng)鏈的各傳動(dòng)副中，直接影響數(shù)控機(jī)床的加工精度；因此，應(yīng)盡量消除傳動(dòng)間隙，減小反向死區(qū)誤差。

(4)穩(wěn)定性好、壽命長：穩(wěn)定性是伺服進(jìn)給系統(tǒng)能夠正常工作的最基本的條件，特別是在低速進(jìn)給情況下不產(chǎn)生爬行，并能適應(yīng)外加負(fù)載的變化而不發(fā)生共振。所謂進(jìn)給系統(tǒng)的壽命，主要指其保持?jǐn)?shù)控機(jī)床傳動(dòng)精度和定位精度的時(shí)間長短，及各傳動(dòng)部件保持其原來制造精度的能力。

(5)使用維護(hù)方便：進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)便于維護(hù)和保養(yǎng)，最大限度地減小維修工作量，以提高機(jī)床的利用率。

 
3、主軸伺服系統(tǒng)

數(shù)控車床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)及要求：

主軸控制系統(tǒng)的作用是按程序要求驅(qū)動(dòng)主軸，在數(shù)控車床的加工方式中，主軸主要是帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，與進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)軸相配合，完成切削運(yùn)動(dòng)。數(shù)控車床對(duì)主軸位置精度和速度調(diào)節(jié)不像要求進(jìn)給伺服系統(tǒng)那樣高，所以執(zhí)行部件多采用通用交流異步電動(dòng)機(jī)，很少采用價(jià)格昂貴的永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)，一般采用“變頻器+交流異步電動(dòng)機(jī)”進(jìn)行矢量控制、編碼器進(jìn)行速度檢測(cè)的方式。隨著產(chǎn)業(yè)的不斷升級(jí)，“主軸伺服驅(qū)動(dòng)器+主軸伺服電機(jī)+外置編碼器”在斜身數(shù)控車銑復(fù)合機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，可以滿足一般精度零件加工和車削螺紋的要求，并且調(diào)速方便，造價(jià)成本相對(duì)較低，被廣泛采用。

數(shù)控車床的主軸運(yùn)動(dòng)是傳遞主切削力，消耗的功率占到機(jī)床總功率的60%左右，所以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要有足夠的功率、剛性好、低轉(zhuǎn)速時(shí)要保持足夠的轉(zhuǎn)矩；另外，要適應(yīng)不同加工工藝對(duì)主軸轉(zhuǎn)速的要求，如車削螺紋、粗加工及精加工等，需要主軸有較寬的調(diào)速范圍。

主軸伺服系統(tǒng)也是像進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)一樣，擁有著三環(huán)，但是精度與響應(yīng)要求并沒有進(jìn)給伺服的要求那么高，一般主軸伺服電機(jī)適配的都是增量式2500光電編碼器，也有很多廠家在應(yīng)對(duì)振動(dòng)比較大的切削現(xiàn)場(chǎng)，適配的是旋轉(zhuǎn)變壓器作為反饋元件。

其他方案應(yīng)用

數(shù)控車床主軸機(jī)械傳動(dòng)常見有3種方式

(1) 分段無級(jí)變速。主軸電機(jī)通過有限級(jí)齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，這種傳動(dòng)方式適用于大型數(shù)控機(jī)

床特別是強(qiáng)力切削的場(chǎng)合;

(2) 帶傳動(dòng)變速。主軸電機(jī)通過同步帶傳動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，這種傳動(dòng)方式適用于中小型數(shù)控機(jī)

床特別是對(duì)抗振性要求較高的場(chǎng)合;

(3) 電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。主軸電機(jī)通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)或直接采用電主軸，這種傳動(dòng)方式適用

于小型數(shù)控機(jī)床特別是高精度加工場(chǎng)合。

數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)床軸運(yùn)動(dòng)，包括進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、主軸運(yùn)動(dòng)及位置控制的關(guān)鍵的系統(tǒng)之一。它的性能對(duì)數(shù)控機(jī)床的重復(fù)定位精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，以及最高空程運(yùn)動(dòng)速度具有重要影響。同時(shí)伺服系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展產(chǎn)生了不可估量的影響。