五軸數控加工中心電氣控制原理的分析與研究

景歡+孫忠雨

摘 要：在我國國內制造業發展非常迅速，機床也向著更高的層次發展，加工范圍也在不斷擴大，加工精度也隨之提升，對于機床電氣控制系統方面的要求也變得非常嚴格、高標準，機床的種類和用途也變得多元化，五軸數控加工中心也開始涉及，避免了國外發達國家對我們的限制，而在五軸數控加工中心結構中，五軸聯動系統、電動機與驅動系統以及主軸控制系統是重要的研究對象，是技術人員不斷完善和提高的環節。

關鍵詞：五軸聯動系統；電動機與驅動控制；主軸控制系統

1 五軸聯動系統

五軸數控加工中心的特點就是具有自動交換刀具的功能，同時機床本身加工范圍變廣，實現對異性零件的加工，主軸可以實現多角度，多形式的加工，如圖1。

而對于五軸數控加工中心實現五軸聯動，是通過電氣控制系統，通過數控機床CNC控制系統，控制五軸之間的加工，在同主軸上的檢測元件，通過控制線路圖反饋回來，最終實現零件加工。

2 電動機與驅動控制

對于機床電動機的選擇有兩種，一種是直流電動機，另一種是交流電動機，這兩種電動機的結構示意圖如圖2。

對于這種五軸數控加工中心來說，機床要實現無極調速，同時主軸還要實現正、反轉，同時機床的切削效率還要得到保證，主軸的正、反轉需要迅速實現，所以實現這種控制一般采用可逆調速系統，如圖3。

在主電路中，有12只晶閘管組成，在簡化電路圖中，它們分出V1、V2，每組按照三相橋式連接的方法連接成交流橋，這兩組交流橋在通過反極性并聯，通過交流電供電，最終實現電動機正、反轉控制。

3 主軸控制系統

主軸電動機采用交流主軸電動機，這種電動機是一種具有籠式轉子的三相感應電動機，這種電動機價格便宜，過載能力強，同時后期的維護保養方便，而采用交流驅動主軸，在某一時間內扭矩恒定狀態下，轉速的提升，功率變大，見圖4。

交流主軸驅動的工作原理為CNC發出轉速指令和測速信號后，比較器將兩個信號進行對比，產生機床轉速信號，這個信號通過比例積分調節器進行放大，產生轉矩指令，轉矩指令再經過絕對值回路轉化成為單極性信號，通過發生器和轉化器，轉換成為轉矩脈沖信號，再經過微處理器和四倍頻回路輸出的反饋脈沖進行運算，預先存儲在微處理器內的信號給出副值和相位信號，再產生電動機定子信號，實現電動機運轉。

4 結束語

我國現在已經自主研發五軸數控加工中心，通過現在的研發技術，在通過國外的技術經驗，通過采用有限元分析計算，將五軸數控加工中心的硬件設施完善，底座、工作臺等基礎件的動力學分析，機床電氣控制系統的原理與控制系統需要不斷的去更新和注入新元素，通過設計者們不斷的努力，已經將我國國內機床行業推向高精密、高性能的領域。

參考文獻

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