Page 39 - 机电技术运用及管理探究

第一章 现代电机控制技术研究

指令速度一般为2000~3000mm/min。开环控制的数控车床的主轴结构一般有两类：
一类是由普通车床改造的数控车床，主轴的机械结构不变，仍然保持换挡有级调
速；另一类是采用通用变频器控制数控车床主轴实现无级调速，这种主轴无级调

速的数控车床在进行大导程螺纹加工时，进给轴电动机会产生堵转，这是步进电
动机高速低转矩特性造成的。如果主轴无级调速的数控车床加工 10mm 导程的螺
纹，主轴转速选择 300r/min，那么刀架沿 Z 坐标轴需要用 3000mm/min 的进给速
度配合加工，Z 坐标轴步进电动机的转速和负载转矩是无法达到这个要求的，因
此会出现堵转现象。如果将主轴转速降低，刀架沿 Z 坐标轴加工的速度减慢，Z

坐标轴步进电动机的转矩增大，螺纹加工的问题似乎可以得到改善。然而，由于
主轴采用通用变频器调速，使得主轴在低速运行时转矩变小，主轴电动机会产生

堵转。
对于主轴保持换挡变速的开环控制的数控车床，在加工大导程螺纹时，主轴
可以低速正常运行，大导程螺纹加工的问题可以得到改善，但是光洁度受到影响。
如果在加工过程中，切削进给量过大，也会出现 Z 坐标轴电动机堵转现象。
2. 经济型数控机床的启动、停车影响工件的精度

步进电动机旋转时，其绕组线圈的通、断电流是有一定顺序的。以一个五
相十拍步进电动机为例，电动机启动时，A 相线圈通电，然后各相线圈按照 A—
AB—B—BC—C—CD—D—DE—E—EA—A 所示顺序通电。我们称 A 相为初始

相，因为电动机每次重新通电的时候，总是 A 相处于通电状态。当步进电动机
旋转一段时间后，电动机通电的状态是其中的某个状态。这时机床断电停止运行
时，步进电动机由该状态处结束。当机床再次启动通电工作时，步进电动机又从
A 相开始，与前次结束时不一定是同相，这两个不同的状态会使电动机偏转若干
个步距角，工作台的位置产生偏差，CNC 对此偏差是无法进行补偿的。

数控机床在批量加工零件时，如果因换班断电停车或者由其他原因断电停车
更换加工零件，根据上述的原因，这时所加工的零件尺寸会有偏差。这个问题可
以通过检测步进电动机驱动单元的初始相信号，使机床在初始相处断电停车来解

决；另一种解决方法是在数控机床上安装机床回参考点装置来解决。
3. 步进电动机驱动单元的常见故障
步进电动机驱动单元的常见故障是功率管损坏。功率管损坏的原因主要是功
率管过热或过电流造成的。要重点检查提供功率管的电压是否过高，功率管散热

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