数控电火花穿孔机主轴伺服系统的分类与特性

数控电火花穿孔机主轴伺服提供加工各类工件所需的切削功率，因此，只需完成主轴调速及正反转功能。但当要求机床有螺纹加工、准停和恒线速加工等功能时，对主轴也提出了相应的位置控制要求，因此，要求其输出功率大，具有恒转矩段及恒功率段，有准停控制，主轴与进给联动。与进给伺服一样，主轴伺服经历了从普通三相异步电动机传动到直流主轴传动。随微处理器技术和大功率晶体管技术的进展，现在又进人了交流主轴伺服系统的时代。

(1)交流异步伺服系统

交流异步伺服通过在三相异步电动机的定子绕组中产生幅值、频率可变的正弦电流，该正弦电流产生的旋转磁场与电动机转子所产生的感应电流相互作用，产生电磁转矩，从而实现电动机的旋转。其中，正弦电流的幅值可分解为给定或可调的励磁电流与等效转子力矩电流的矢量和；正弦电流的频率可分解为转子转速与转差之和，以实现矢量化控制。

交流异步伺服通常有模拟式、数字式两种。与模拟式相比，数字式伺服加速特性近似直线，时间短，且可提高主轴定位控制时系统的刚性和精度，操作方便，是机床主轴驱动采用的主要形式。然而交流异步伺服存在两个主要问题：①转子发热，效率较低，转矩密度较小，体积较大；②功率因数较低，因此，要获得较宽的恒功率调速范围，要求较大的逆变器容量。

(2)交流同步伺服系统

近年来，随着高能低价永磁体的开发和性能的不断提高，使得采用永磁同步调速电动机的交流同步伺服系统的性能日益突出，为解决交流异步伺服存在的问题带来了希望。与采用矢量控制的异步伺服相比，永磁同步电动机转子温度低，轴向连接位置精度高，要求的冷却条件不高，对机床环境的温度影响小，容易达到极小的低限速度。即使在低限速度下也可作恒转矩运行，特别适合强力切削加工。同时，其转矩密度商、转动惯量小、动态响应特性好，特别适合高生产率运行。较易达到很高的调速比，允许同一机床主轴具有多种加工能力，既可以加工像铝一样的低硬度材料，也可以加工很硬很脆的合金，为机床进行*切削创造了条件。

(3)电主轴

电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物，它将主轴电动机的定子、转子直接装入主轴组件的内部，电动机的转子即为主轴的旋转部分，由于取消了齿轮变速箱的传动与电动机的连接，实现了主轴系统的一体化、“零传动”。因此，具有结构紧凑、质量轻、惯性小、动态特性好等优点，可改善机床的动平衡，避免振动和噪声，在超高速切削机床上得到广泛应用。

从理论上讲，电主轴作为高速电动机，既可使用异步交流感应电动机，也可使用永磁同步电动机。电主轴的驱动一般使用矢量控制的变频技术，通常内置一脉冲编码器来实现厢位控制及与进给的准确配合。由于电主轴的工作转速*，对其散热、动平衡、润滑等提出了特殊的要求。在应用中必须妥善解决才能确保电主轴高速运转和精密加工。

苏州中航长风数控科技有限公司生产的数控电火花穿孔机具有如下特点：

全数字界面，智能控制。

主轴采用伺服变频控制，一键上下限制功能。

水泵选用中国台湾高压泵。

主轴、二次行程选用中国台湾上银直线导轨。

一键式加工(可直接从斜面、曲面穿入)

集中供油系统，机床保养更加方便、可靠。

机床设有内置水箱，减少占地面积。

Z轴具有定深功能，电极接触工作自动清零，定深结束自动回到所设高度。

旋转头转速数字化调节，有多达16种转速，适合不同粗细电极的稳定加工。

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