交流主轴电机构成主传动调速系统分析

　　数控机床应该随工件或刀具直径的变化，以及不同的加工材料的要求，提供最适应的切削速度，常采用主轴伺服单元和交流主轴电机构成主传动调速系统。经济型数控机床限于制造成本，多采用交流异步电机串接齿轮构成有级变速，虽然能够满足加工要求，但是缺点也很明显，例如要改变切削速度，需停车手动变速。若用交流异步电机配置变频调速器直接拖动主轴，虽能无级变速，但电机低速输出功率小，不能满足强力切削要求。由于轴承极限转速和额定频率影响，电机转数不能太高，恒功率范围受到限制。经济型数控机床主传动系统一直难于平衡系统性能和制造成本的矛盾。目前国内研制的YP系列主轴变频调速交流电机，采用特殊电磁设计，低速性能好，恒功率范围宽，如果和磁通矢量控制变频调速器配合构成主传动调速系统，性能接近主轴伺服单元和交流主轴电机构成的调速系统，价格却低许多，为经济型数控机床主传动系统高性能低成本设计提供了解决方案。主传动系统分段无级变速传动方案的确定和分析：传动方案的确定调速电机恒功率范围小于机床主轴恒功率范围，恒转矩范围又大于机床主轴恒扭矩范围，两者机械特性不相匹配，直接驱动主轴使低速段最大切削扭矩降低，需在调速电机和机床主轴之间串接一个机械分段变速装置扩大调速电机的恒功率范围，使两者机械特性相匹配。主轴箱需增加两对传动副和一根传动轴，对制造成本和系统可靠性不合适，也不宜采用。经济型数控机床主传动系统多取Z =2构成两级传动：低速级和高速级。