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小型数控车床主轴调速的方法
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& &主轴的调速方法一般采用以下几种方式：
& &1.小型数控车床有些精度不是很高的数控车床为了降低成本，采用变频器带动变频电进行调速，也有的厂家直接用变频器带普通电机进行调速；
& &2.小型数控车床也有采用伺服主电机控制主轴转速，一般用在需要分度定位和对转速的稳定性要求较高的数控车床上；
& &3.在高速的小型数控车就要上也有采用电主轴，电主轴的主轴和转子与一体，没有任何传动部件，转速可以到数万转每分钟，一般用在高速加工的数控车床上；
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更新时间: 02:53:07精彩文章推荐数控机床主轴常用的几种滚动轴承的结构形式
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摘要: 机床主轴带着刀具或夹具在支承件中作回转运动，需要传递切削扭矩，承受切削抗力，并保证必要的旋转精度。数控机床主轴支承根据主轴部件的转速、承载能力及回转精度等要求的不同而采用不同种类的轴承。一般中小型数控机床（如车床、铣 ...
机床主轴带着刀具或夹具在支承件中作回转运动，需要传递切削扭矩，承受切削抗力，并保证必要的旋转精度。主轴支承根据主轴部件的转速、承载能力及回转精度等要求的不同而采用不同种类的轴承。一般中小型数控机床（如车床、铣床、、磨床）的主轴部件多数采用滚动轴承；重型数控机床采用液体静压轴承；高精度数控机床（如坐标磨床）采用气体静压轴承；超高转速（2～10万转／分钟）的主轴可采用磁力轴承或陶瓷滚珠轴承。在各种类型的轴承中，以滚动轴承的使用最为普遍，图1所示为主轴常用的几种滚动轴承的类型。（a） 双列圆柱滚子轴承& （b） 双列推力向心球轴承& （c） 双列圆锥滚子轴承（d） 带凸缘双列圆柱滚子轴承& （e） 带弹簧的单列圆锥滚子轴承
图1& 主轴常用的几种滚动轴承的结构形式1．主轴滚动轴承的配置根据主轴部件的工作精度、刚度、温升和结构的复杂程度，合理配置轴承，可以提高主传动系统的精度。采用滚动轴承支承，有许多不同的配置形式，目前数控机床主轴轴承的配置主要有如图2所示的几种形式。
图2 &数控机床主轴的配置形式在图（a）所示的配置形式中，前支承采用双列短圆柱滚子轴承和60°角接触球轴承组合，承受径向载荷和轴向载荷，后支承采用成对角接触球轴承，这种配置可提高主轴的综合刚度，满足强力切削的要求，普遍应用于各类数控机床。在图（b）所示的配置形式中，前轴承采用角接触球轴承，由2～3个轴承组成一套，背靠背安装，承受径向载荷和轴向载荷，后支承采用双列短圆柱滚子轴承，这种配置适用于高速、重载的主轴部件，图（c）所示前后支承均采用成对角接触球轴承，以承受径向载荷和轴向载荷，这种配置适用于高速、轻载和精密的数控机床主轴。图（d）所示前支承采用双列圆锥滚子轴承，承受径向载荷和轴向载荷，后支承采用单列圆锥滚子轴承，这种配置可承受重载荷和较强的动载荷，安装与调整性能好，但主轴转速和精度的提高受到限制，适用于中等精度，低速与重载荷的数控机床主轴。2．主轴滚动轴承的预紧对主轴滚动轴承进行预紧和合理选择预紧量，可以提高主轴部件的回转精度、刚度和抗振性。滚动轴承间隙的调整或预紧，通常是通过轴承内、外圈的相对轴向移动来实现的。
图3& 滚动轴承的预紧方法（1）轴承内圈移动& 这种方法适用于锥孔双列圆柱滚子轴承。用螺母通过套筒推动内圈在锥形轴颈上作轴向移动，使内圈变形胀大，在滚道上产生过盈，从而达到预紧的目的。图3所示为几种移动轴承内圈的预紧形式，图（a）结构简单，但预紧量不易控制，常用于轻载机床主轴部件。图（b）用右端螺母限制内圈的移动量，易于控制预紧量。图（c）在主轴凸缘上均布数个螺钉以调整内圈的移动量，调整方便，但是用几个螺钉调整，易使垫圈歪斜。图（d）将紧靠轴承右端的垫圈做成两个半环，可以径向取出，修磨其厚度可控制预紧量的大小，调整精度较高。调整螺母一般采用细牙螺纹，便于微量调整，而且在调好后要锁紧防松。（2）修磨座圈& 通过修磨轴承的内外座圈，可以调整轴承的预紧力。图4所示为两种修磨的形式。图 （a）为轴承外围宽边相对（背对背）安装，这时修磨轴承内圈的内侧，使间隙a增大；图（b）所示为外围窄边相对（面对面）安装，这时修磨轴承外圈的窄边。在安装时按图示的相对关系装配，并用螺母或法兰盖将两个轴承轴向压拢，使两个修磨过的端面贴紧，这样使两个轴承的滚道之间产生预紧。（a）修磨轴承内圈的内侧
&&&&&&&& （b）修磨轴承外圈的内侧图4& 修磨轴承座圈
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数控机床在应用中的几种常见调速方法
&&&&数控机床在应用中的几种常见调速方法
数控机床在应用中的几种常见调速方法
&&&&&& 数控机床的主轴调速是按照控制指令自动执行的，为了能同时满足对主传动的调速和输出扭矩的要求，数控机床常用机电结合的方法，即同时采用电动机和机械齿轮变速两种方法。其中齿轮减速以增大输出扭矩，并利用齿轮换挡来扩大调速范围。
1．电动机调速
　　用于主轴驱动的调速电动机主要有直流电动机和交流电动机两大类。&&&&&&&
&&&&&&& 交流电动机主轴调速 大多数交流进给伺服电动机采用永磁式同步电动机，但主轴交流电动机则多采用鼠笼式感应电动机，这是因为受永磁体的限制，永磁同步电动机的容量不允许做得太大，而且其成本也很高。另外，数控机床主轴驱动系统不必象进给系统那样，需要如此高的动态性能和调速范围。鼠笼式感应电动机其结构简单、便宜、可靠，配上矢量变换控制的主轴驱动装置则完全可以满足数控机床主轴的要求。
　　交流主轴电动机的驱动目前广泛采用矢量控制变频调速的方法，并为适应负载特性的要求，对交流电动机供电的变频器，应同时有调频兼调压功能。有关交流感应电机矢量控制原理，这里不予介绍。
2．机械齿轮变速
　　采用电动机无级调速，使主轴齿轮箱的结构大大简化，但其低速段输出力矩常常无法满足机床强力切削的要求。如单纯片面追求无级调速，势必要增大主轴电动机的功率，从而使主轴电动机与驱动装置的体积、重量及成本大大增加。困此数控机床常采用1~4挡齿轮变速与无级调速相结合的方式，即所谓分段无级变速。采用机械齿轮减速，增大了输出扭矩，并利用齿轮换挡扩大了调速范围。
　　 数控机床在加工时，主轴是按零件加工程序中主轴速度指令所指定的转速来自动运行。数控系统通过两类主轴速度指令信号来进行控制，即用模拟量或数字量信号（程序中的S代码）来控制主轴电动机的驱动调速电路，同时采用开关量信号（程序上用M41～M44代码）来控制机械齿轮变速自动换挡的执行机构。自动换挡执行机构是一种电&&机转换装置，常用的有液压拨叉和电磁离合器。
　　（1）液压拨叉换挡
　　液压拨叉是一种用一只或几只液压缸带动齿轮移动的变速机构。最简单的二位液压缸实现双联齿轮变速。对于三联或三联以上的齿轮换挡则必须使用差动液压缸。 要注意的是每个齿轮的到位，需要有到位检 测元件（如感应开关）检测，该信号能有效说明
　　变挡已经结束。对采用主轴驱动无级变速的场合，可采用数控系统控制主轴电动机慢速转动或振动来解决上述液压拨叉可能产生的顶齿问题。对于纯有级变速的恒速交流电动机驱动场合，通常需在传动链上安置一个微电动机。正常工作时，离合器脱开，齿轮换挡时，主轴M1停止工作而离合器吸合，微电动机M2工作，带动主轴慢速转动。同时，油缸移动齿轮，从而顺利啮合。
　　液压拨叉需附加一套液压装置，将信号转换为电磁阀动作，再将压力油分至相应液压缸，因而增加了复杂性。
　　（2）电磁离合器换挡
　　在数控机床中常使用无滑环摩擦片式电磁离合器和牙嵌式电磁离合器。
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