(1)概念上的差异。目前FANUC系统中主轴电机控制主要有两种接口:模拟(DC0~10v)接口和数字(串行传输)接口。模拟接口由变频器和三相异步电机驱动。数字接口由全数字伺服电机控制和驱动。一般来说,变频器驱动的主轴是模拟主轴,伺服电机驱动的主轴是伺服主轴。两者都能满足数控机床主轴的控制要求。
②控制硬件的差异。随着自动控制领域的技术发展,特别是微电子和电力技术的不断更新,伺服控制系统已经从早期的模拟控制逐渐发展到全数字控制系统,并且随着伺服系统硬件的软件化,其控制性能得到了很大的提高。驱动元件从早期的晶闸管SCR和大功率晶体管GTR发展到智能功率器件IPM。
在模拟交流伺服系统中,位置控制部分由大规模集成电路完成。在全数字伺服系统中,速度环和电流环都由单片机控制。在KANUC的系统设计中,这部分电路设计在系统内部,作为系统控制的一部分(通常称为轴卡),实现位置、速度、电流的控制。
(3)原则上的区别。
A.变频主轴电机由变频器驱动,具有低频输出转矩大、高速输出稳定、转矩动态响应快、稳速精度高、减速停机速度快且稳定、抗干扰能力强的性能。
B.变频器是利用功率半导体器件的通断功能将工频电源转换到另一频率的电能控制装置,可以实现交流异步电动机的软启动和变频调速,提高运行精度,改变功率因数,实现过流、过压和过载保护功能。变频器的主电路大致可以分为两种:一种是电压型,将电压源的DC转换成交流电,DC回路的滤波元件是电容;第二种是电流型,是将电流源的DC转换成交流电的变频器,DC回路的滤波元件是电感。
C, the problem of using frequency converter is that the torque decreases at low speed. Because the requirement of machine tool for spindle operation is constant power curve, the lower the speed, the greater the torque requirement, so the main application of variable frequency spindle in milling machine is medium and high speed milling, but there is nothing to do for reaming and boring, and the low speed torque should be increased by shifting gears for lathe.
D, He Fu spindle is driven by servo driver. The engine that controls the operation of mechanical components in the servo system is an auxiliary motor indirect transmission device. Servo motor can make the control speed and position accuracy very accurate, and convert voltage signal into torque and speed to drive the controlled object.
④市场应用的差异。变频主轴经济实惠,具有良好的变速功能,易于实现高速大功率,能满足大部分加工要求。在大多数数控车床和铣床上使用时,由于变频器U/f的影响,速度有波动,定位差。另外变频主轴还可以控制主轴的定位,也可以实现刚性攻丝,但是要看选用的主套电机和变频器,效果肯定不如伺服主轴。这主要是依靠数控系统来实现刚性攻丝的方法。国内数控系统中的刚性螺纹攻丝主要是按照每转的进给方式,这样攻丝时只要主轴的速度波动不大就可以完成。真正的刚性攻丝需要两个轴的插值, 并且对主轴的要求和对伺服轴的要求是一样的,要求高的响应速度和加减速特性;还要求速比,主轴必须能在1r/min甚至更低的转速下工作。国内的加工中心大多采用带反馈编码器的主轴电机、高性能变频器和PG反馈脉冲卡来实现精确定位控制和刚性攻丝。
何复主轴精度高,但价格昂贵。由于其速度快、定位精度高,所以多用于多功能加工中心、专门攻螺纹的数控钻铣床和精加工螺纹的车床。