主轴驱动基本要求

5.1.3高速主轴的设计
表5-1铝合金在切削实验中切削速度和表面粗糙度的关系
转速/r﹒min-1 进给量 /mm﹒min-1
10000 20000 30000 40000
1000 2000 3000 4000
切削速度 /m﹒min-1 785 1570 2356 3142
Ra/μm
0.56 0.46 0.32 0.32
5.2.1主轴直流电动机
图5-11
直流主轴电动机结构示意图
5.2.2、直流主轴驱动控制系统
数控机床常用的直流主轴驱动系统的原理框图如图5-13所示。
（图5-13） 直流主轴驱动系统原理图
实际直流电机的电刷和换向片：
直流电机的基本结构
电机模型的各组成部件
固有机械特性
称为理想空载转速
V2 W1
n
U1
U2
W2 V1
三相绕组基波合成磁动势——旋转磁动势
交流电机三相对称绕组, 通入三相对称电流，磁动势是三相 的合成磁动势。
取U相绕组轴线位置作为空间坐标原点、以相序的方向作为 x的参考方向、U相电流为零时作为时间起点，则三相基波磁动 势为：
三相的合成磁动势：
可见：三相合成磁动势也是一个圆形旋转磁动势。
（4）励磁回路方程
（5）气隙磁通
。U 。
I Ia
M Ea
。 Uf 。
Φ
5.2.2、直流主轴驱动控制系统
1调磁调速回路 图5-13的上半部分为励磁控制回路，由于主轴电动
机功率通常较大，且要求恒功率调速范围尽可能大 ，因此，一般采用他励电动机，励磁绕组与电枢绕 组相互独立，并由单独的可调直流电源供电。
2、交流主轴驱动系统
5.1.2主轴变速方式

4．车削中心上，要求主轴具有C轴控制功能 车削中心上，要求主轴具有C
在车削中心上，为了使之具有螺纹车削功能，要 求主轴与进给驱动实行同步控制，即主轴具有旋 转进给轴（C轴）的控制功能。
5．加工中心上要求主轴具有准停功能
在加工中心上自动换刀时，主轴须停止在一个固 定不变的方位上，以保证换刀位置的准确以及某 些加工工艺的需要，即要求主轴具有高精度的准 停功能。
交流调速电动机功率特性曲线
2．主轴驱动电机和主轴部件功率特性匹配 ．
数控机床主轴运动的传动，电动机和主轴的功率 特性必须相匹配。由于主轴要求的恒功率变速范 围Rnp远大于电动机的恒功率变速范围Rdp，所以 在电动机和主轴之间要串联一个分级变速箱，以 扩大其恒功率调速范围，满足低速大功率切削时 对电动机的输出功率的要求。
电机直接驱动原理图
3．调速电机直接驱动主轴传动（2） ．调速电机直接驱动主轴传动（ ）
主轴传递的功率或转矩与转速之间关系 主轴传递的功率或转矩与转速之间关系 图示中，当机床处在连续运转状态时，主轴的转速在 437～3500r／min范围内，主轴传递电动机的全部功率 为llkW，为主轴的恒功率区域Ⅱ(图中实线部分)。在这 个区域内，主轴的最大输出扭矩(245N·m)随着主轴转速 的增高而变小。 主轴转速在35～437r／min范围内，主轴的输出转矩不 变，称为主轴的恒转矩区域Ⅰ(图中实线部分)。在这个 区域内，主轴所能传递的功率随着主轴转速的降低而减 小。
双列推力向心球轴承图例
1．数控机床主轴部件常用轴承类型（3） ．数控机床主轴部件常用轴承类型（ ）
双列圆锥滚子轴承 双列圆锥滚子轴承 它有—个公用外圈和两个内圈，由外圈的凸肩在 箱体上进行轴向定位，箱体孔可以镗成通孔。 磨薄中间隔套可以调整间隙或预紧，两列滚子的 数目相差—个，能使振动频率不—致，明显改善 了轴承的动态特性。 这种轴承能同时承受径向和轴向载荷，通常用作 主轴的前支承。

可编程控制器
数控车床 数控车床的工艺用途 的组成 数控车床的组成
影响车床布局形式的因素
操作面板
输入输出设备 CNC装置
伺服单元、驱动装置和测量装置
PLC、机床I/O电路和装置 机床主机
数控车床 主轴箱和尾座的布局形式 水平床身配置水平滑板
数 的布局 床身和导轨的布局形式
倾斜床身配置倾斜滑板 水平床身配置倾斜滑板
按照技术水平的高低分类 1.数显及打字型 2.带有小型电子计算机
进行数据处理型 3.计算机数字控制型
其他分类方法 大型、中型、小型；精密型、生产型
三
三坐标测量 机的构成
坐
三坐标测量机的主体 三坐标测量机的测量系统 三坐标测量机计算机控制系统和软件
标
三坐标测量机
直接测量方法 程序测量方法
测 的测量方式
床概述 数控冲床的工作原理
数控冲床的
数控冲床的组成
主机
数控装置
冲 组成与结构 数控冲床的结构
床
典型数
ZX数控冲床 性能特点
技术参数
控冲床
伺服复合小型精密钣金加工冲床
主要特点 技术参数
三坐标测 量机概述
三坐标测量机的功能 按照工作方式分类 1.点位测量法 2.连续扫描测量方式 三坐标测量机的类型 按照结构形式分类 1.悬臂式 2.桥式 3.龙门式 4.立柱式 5.坐标镗床式
冷却润滑技术（冷却
轨
数控机床导轨的类型与特点 滚动导轨
静压导轨
数控机床自动排 屑装置
平面链式排屑装置 刮板式排屑装置 螺旋式排屑装置 磁性排屑器
摩擦阻力小
位置检测装置
位置检测装置的要求（4点） 数字式与模拟式
的要求与类型

主轴工作原理
主轴工作原理指的是机械主轴在加工过程中的运转方式和工作原理。

通常情况下，主轴由电机驱动，通过传动装置将电机的旋转转矩传递给刀具或工件，实现机械加工的目的。

主轴的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 电机传动：主轴通常由一台电机驱动，电机的旋转转矩通过传动装置（如齿轮、皮带等）传递给主轴。

电机的选型需要根据加工需求和主轴的负载情况来确定。

2. 主轴转速调节：主轴的转速通常需要根据不同的加工需求进行调节。

通过电机的调速装置，可以改变电机的转速，从而改变主轴的转速。

不同材料和工件形状的加工通常需要不同的转速。

3. 刀具/工件夹持：主轴上需要安装刀具或夹持工件，刀具通常用于切削或切割材料，而工件则是待加工的物体。

刀具和工件的夹持方式有很多种，例如刀柄与主轴用柔性杆夹持、工件用夹具夹紧等。

4. 旋转运动：当电机启动后，主轴开始进行旋转运动。

通过电机和传动装置的配合，主轴可以以一定的转速和转矩运转，以满足加工的需求。

总之，主轴的工作原理是由电机提供动力，通过传动装置传递给刀具或工件，从而实现加工过程中的旋转运动。

不同的加工
需求会对主轴的转速、负载等工作参数提出不同的要求，因此需要选择合适的电机和传动装置，以及适当的刀具与工件夹持方式。

加工中心自动换刀 精镗后退刀 背镗 车床上工件定位
1、加工中心自动换刀(Auto tool

在加工中心中，当主轴停转进行刀具交换时，主轴需停在一个固定不 变的位置上，从而保证主轴端面上的键也在一个固定的位置，这样， 换刀机械手在交换刀具时，能保证刀柄上的键槽对正主轴端面上的定 位键。
changing)

二、数控机床对主轴驱动系统的要 求
机床主轴的工作运动通常是旋转运动，数 控机床通常通过主轴的回转与进给轴的进给实现 刀具与工件的快速的相对切削运动。 1、调速范围宽并实现无极调速 2、恒功率范围要宽 3、具有4象限驱动能力 4、具有位置控制能力 5、具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪音低。 6、良好的抗振性和热稳定性
三、齿轮变速自动换挡的操纵机构




主轴电动机 主轴 变速方法 液压拨叉 电磁离合器
变速齿轮传递
主轴换挡的控制
§6.3主轴准停控制



当主轴停止时，控制其停于固定位置 （定位于圆周上特定角度） 又称“主轴准停”、“主轴定位”、“主 轴定向” 准停指令：M19或M06
一、主轴定向的用途

第六章 主轴驱动及控制
§6.1概述 §6.2主轴的分段无级调速及控制 §6.3主轴准停控制
数控机床主传动系统是用 来实现机床主运动的，它将主 电动机的原动力变成可供主轴 上刀具切削加工的切削力矩和 切削速度。典型数控机床主传 动系统外观如左图。
§ 6.1概述
数控机床的主轴驱动系统也就是主传动系统， 它的性能直接决定了加工工件的表面质量，因此， 在数控机床的维修和维护中，主轴驱动系统显得 很重要。 一、概述 主轴驱动系统也叫主传动系统，是在系统 中完成主运动的动力装置部分。主轴驱动系统通 过该传动机构转变成主轴上安装的刀具或工件的 切削力矩和切削速度，配合进给运动，加工出理 想的零件。它是零件加工的成型运动之一，它的 精度对零件的加工精度有较大的影响。

第一章A.什么是数控系统？机床数控系统的组成及各部分作用如何？1.数控系统的基本概念：数控是数字控制的简称。

从广义上讲，是指利用数字化信息实控制，也就是利用数控控制技术实现的自动控制系统，其被控对象可以是各种生产过程。

狭义上理解也就是利用数字化信息对机床轨迹和状态实行控制。

2.数控系统的组成：输入/输出装置、数控装置、伺服系统、机床电器控制装置、机床本体。

3.输入装置的作用：将数控加工程序等各种信息输入数控装置，输入的内容及数控系统的工作状态可以通过输出装置观察。

4.数控装置的作用：正确识别和解释数控加工程序，对解释结果进行各种数据计算和逻辑判断处理。

5.伺服系统的作用：按照数控装置发出的位置控制命令和速度控制命令正确驱动机床受控部件的移动。

6.机床电器控制装置的作用：接受数控装置发出的开关，主要完成机床主轴选速、起停和方向控制功能，换刀功能，工件装夹功能，冷却、液压、气动、润滑系统控制功能以及机床其他辅助功能。

7．机床本体的作用：B.简述数控机床坐标系的定义8.标准的数控机床坐标系统采用右手直角笛卡尔坐标系。

C.试简速数控系统的分类及各自的显著特点9.按数控机床运动轨迹分类：点位数控系统、直线数控系统、轮廓数控系统按数控机床伺服系统分类：开环数控系统、全闭环数控系统、半闭环数控系统按数控机床功能水平分类：经济型数控系统、普及型数控系统、高档型数控系统D.简述计算机数控系统的基本工作过程10.输入、译码、诊断、刀补计算、速度处理、插补计算、位置控制E．名词解释CNC---计算机数字控制装置 PLC---可编程逻辑控制器ISO（Internation Standard Organization）---国际标准化组织WOP---面向车间的编程 DNC---分布式数字控制 FMC---柔性制造单元FMS---柔性制造系统CIMS(Computer integrated Manufacturing System)---计算机集成制造系统CAD---计算机辅助设计 CAM---计算机辅助制造 CAPP---计算机辅助工艺过程设计CAQ---计算机辅助质量管理 LAN---工业局域网络TCP/IP ---传输控制协议/网际协议 MAP---制造自动化协议MRP---物料需求计划 ERP（Enterprise Resource Planning）SOSAS(Specificatiao for an Open System Architecture Standard)OSACA（Open System Architecture For Control Within Automation）---开放式系统应包括一组逻辑上可分的部件，部件间的接口及部件与执行平台间的接口要定义完备，并可实现不同开发商开发的部件可协调工作并组成一个完整的控制器OSEC（OSE for Controller）---第二章F．什么是内码？内码是按属性加编码构成的内部代码。

ctb gs driver 资料编号：zl-10-808-ibcn本产品在改进的同时，资料可能有所变动，恕不另行通知地址：北京市密云县十里堡镇王各庄产业基地电话：010-********传真：010-********24小时全国免费服务电话：400-888-9055ctb technology 经销商北京超同步科技股份有限公司ctb gs driver资料编号：z l-10-808-i b c n beijing ctb technology & stocking co.,ltd.gs driver使用说明书交流伺服主轴驱动器型号：bksc-□□□□gs 400v 级 1.5~160kw (2.5~200kva)请将此使用说明书，交给最终用户，并妥善保存ctb technology 北京超同步科技股份有限公司序 言感谢您惠购北京超同步科技股份有限公司生产的G S 系列伺服驱动器。

G S 系列伺服驱动器是北京超同步科技有限公司研制、开发生产的高品质、多功能、低噪音的交流伺服驱动器。

G S 系列伺服驱动器是交流感应电机（i M）的伺服驱动器，可对普通交流感应电机和变频电机的位置、转速、加速度和输出转矩方便地进行控制，G S 系列伺服驱动器的研制成功为传动控制领域带来了无限生机。

G S 系列伺服驱动器核心采用32位c P U，实现对电机全数字控制。

使交流感应电机具有和同步电机、直流电机一样的调速特性。

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GS 系列通用伺服驱动器，是根据自动化领域，针对位置、速度、力矩控制要求而开发，是机床、纺织、塑机、造纸及各种自动化流水线等运动控制领域的首选产品。

在使用GS 系列伺服驱动器之前，请您仔细阅读该手册，以保证正确使用。

错误使用可能造成驱动器运行不正常、发生故障或降低使用寿命，乃至发生人身伤害事故。

因此使用前应反复阅读本说明书，严格按说明使用。

本手册为随机发送的附件，务必请您使用后妥善保管，以备今后对驱动器进行检修和维护时使用。

维智WSDS系列伺服驱动器用户手册（EtherCAT总线通信型）版次：2020年11月18日第1版作者：产品应用测试部上海维宏电子科技股份有限公司目录1安全注意事项 (1)1.1警告 (1)1.2注意 (2)2基本信息 (3)2.1前面板结构 (3)2.2铭牌 (5)2.3控制模式 (5)2.4规格与功能 (6)2.4.1基本规格 (6)2.4.2从站规格 (8)2.4.3基本功能 (8)2.4.4保护功能 (9)2.5产品安装 (9)2.6系统接线图 (12)3配线 (13)3.1主回路接线 (13)3.1.1端子 (14)3.1.2电线规格 (14)3.1.3接线说明 (16)3.2CN1接线 (17)3.2.1端口定义 (17)3.2.2线缆 (17)3.3CN2接线 (18)3.3.1接线图 (18)3.3.2线缆 (18)3.4.1端口定义 (19)3.5CN4接线 (19)3.5.1端子管脚信号 (20)3.5.2信号出厂设置状态 (21)3.5.3可分配到控制的信号 (23)3.6CN5接线 (28)3.6.1端口定义 (28)3.6.2说明 (29)3.7CN6接线 (30)3.7.1端口定义 (30)3.7.2说明 (32)3.8外置再生电阻器连接 (35)4驱动器面板 (37)4.1概述 (37)4.2监视器模式 (39)4.3参数设置模式 (48)4.4EEPROM写入模式 (49)4.5辅助功能模式 (50)4.5.1概述 (50)4.5.2设置轴地址 (52)4.5.3解除报警 (52)4.5.4试运行电机 (52)4.5.5清零绝对值编码器 (53)4.5.6初始化参数 (53)4.5.7解除前面板锁定 (54)4.5.8学习电机参数 (55)4.5.9注册驱动器 (56)4.6驱动器面板锁定 (56)5设置电机及编码器 (57)5.1概述 (57)5.2设置电机及编码器类型 (57)5.2.1设置同步电机 (57)5.2.2设置异步电机 (58)5.3设置电机相序与CS方向 (59)5.4学习电机参数 (59)5.4.1学习同步电机参数 (59)5.4.2学习异步电机参数 (60)6电机试运行 (60)6.1准备工作 (60)6.2进行基本设置 (61)6.2.1打开伺服 (61)6.2.2选择电机旋转方向 (61)6.2.3设置电机过载率 (61)6.2.4启用制动器 (61)6.2.5伺服断开及报警时停止电机 (61)6.3试运行电机 (62)6.3.1使用驱动器面板 (62)6.3.2使用 iMotion 软件 (63)6.4故障排查 (63)7控制系统连接 (65)7.1选择系统类型 (65)7.2设置关联参数 (65)7.2.1设置控制系统参数 (65)7.2.2设置维智主轴驱动器参数 (66)7.3设置轴地址 (66)7.4运行电机 (66)8绝对式系统 (67)8.1安装与更换电池 (67)8.2自制绝对式编码器电缆 (68)8.3启用绝对值功能 (68)9增益调整 (68)9.1准备工作 (68)9.1.1设置转矩限制 (69)9.1.2设置过速度保护 (69)9.1.3设置位置偏差过大保护 (69)9.1.4设置电机可动范围 (70)9.2.1执行基本调整 (70)9.2.2切换增益 (71)10驱动器注册 (76)10.1获取序列号 (76)10.1.1通过 iMotion 软件 (77)10.1.2通过驱动器面板 (78)10.2获取注册码 (78)10.3注册驱动器 (79)11异常与对策 (81)11.1异常时应对思路 (81)11.2警告 (82)11.2.1查找警告 (82)11.2.2警告码 (82)11.3SDO传输中止码 (83)11.4错误码一览表 (84)11.5错误码详情 (88)11.5.1Err10系列 (88)11.5.2Err20系列 (94)11.5.3Err30系列 (98)11.5.4Err40系列 (103)11.5.5Err50系列 (106)11.5.6Err70系列 (112)11.5.7Err80系列 (115)11.5.8Err90系列 (124)11.5.9其他错误码 (125)11.6解除错误 (125)12参数 (126)12.1概述 (126)12.2[分类 0]基本设置 (126)12.2.1Pr001 (126)12.2.2Pr004 (127)12.2.3Pr011 (127)12.2.4Pr012 (127)12.2.6Pr014 (129)12.2.7Pr015 (130)12.2.8Pr016 (130)12.2.9Pr017 (131)12.2.10Pr018~Pr019 (131)12.2.11Pr020 (132)12.2.12Pr021 (132)12.2.13Pr022 (132)12.2.14Pr023 (133)12.2.15Pr024 (133)12.3[分类 1]增益调整 (134)12.3.1Pr100~Pr104 (134)12.3.2Pr105~Pr109 (135)12.3.3Pr110 (137)12.3.4Pr111 (137)12.3.5Pr112 (138)12.3.6Pr113 (139)12.3.7Pr114 (139)12.3.8Pr115 (140)12.3.9Pr116 (142)12.3.10Pr117 (142)12.3.11Pr118 (142)12.3.12Pr119 (143)12.3.13Pr120 (144)12.3.14Pr121 (144)12.3.15Pr122 (144)12.3.16Pr123 (145)12.3.17Pr124 (145)12.3.18Pr125 (145)12.3.19Pr126 (146)12.3.20Pr127 (146)12.4[分类 2]控制抑制功能 (146)12.4.1Pr200 (146)12.4.3Pr204~Pr206 (148)12.4.4Pr207~Pr209 (148)12.4.5Pr210~Pr212 (149)12.4.6Pr214~Pr215 (150)12.4.7Pr216~Pr217 (151)12.4.8Pr218~Pr219 (151)12.4.9Pr220~Pr221 (152)12.4.10Pr222 (152)12.4.11Pr223 (153)12.5[分类 3]速度/转矩控制 (154)12.5.1Pr300 (154)12.5.2Pr304 (154)12.5.3Pr312~Pr313 (155)12.5.4Pr314 (156)12.5.5Pr317、Pr321、Pr322 (156)12.5.6Pr323 (157)12.5.7Pr324~Pr325 (158)12.5.8Pr326 (159)12.5.9Pr327 (159)12.5.10Pr328 (159)12.5.11Pr331~Pr332 (160)12.5.12Pr333 (160)12.5.13Pr334 (160)12.5.14Pr335 (161)12.5.15Pr336 (161)12.5.16Pr337 (161)12.5.17Pr338 (161)12.5.18Pr343 (162)12.5.19Pr344 (162)12.5.20Pr345 (162)12.5.21Pr346 (163)12.6[分类 4] I / F 监视器设置 (163)12.6.1Pr400~Pr407 (163)12.6.2Pr408、Pr409、Pr410、Pr411、Pr415、Pr416 (166)12.6.3Pr430 (168)12.6.4Pr431 (169)12.6.5Pr432 (169)12.6.6Pr433 (169)12.6.7Pr434 (170)12.6.8Pr435 (171)12.6.9Pr436 (172)12.6.10Pr437 (173)12.6.11Pr438 (173)12.6.12Pr439~Pr440 (174)12.6.13Pr441 (175)12.6.14Pr445 (175)12.6.15Pr446 (175)12.6.16Pr449 (175)12.6.17Pr450 (176)12.7[分类 5]扩展设置 (176)12.7.1Pr503 (176)12.7.2Pr504 (177)12.7.3Pr505 (177)12.7.4Pr506 (177)12.7.5Pr507 (178)12.7.6Pr508 (178)12.7.7Pr509 (179)12.7.8Pr510 (179)12.7.9Pr512 (180)12.7.10Pr513 (180)12.7.11Pr516 (181)12.7.12Pr520 (181)12.7.13Pr521 (181)12.7.14Pr522 (182)12.7.15Pr528 (182)12.7.16Pr533 (183)12.7.17Pr535 (184)12.7.19Pr541 (184)12.8[分类 6]特殊设置 (184)12.8.1Pr601 (184)12.8.2Pr602 (185)12.8.3Pr604 (185)12.8.4Pr607 (185)12.8.5Pr608 (185)12.8.6Pr609 (186)12.8.7Pr611 (186)12.8.8Pr612 (186)12.8.9Pr615 (187)12.8.10Pr617 (187)12.8.11Pr623 (187)12.8.12Pr624 (188)12.8.13Pr627 (188)12.8.14Pr628 (188)12.8.15Pr629 (188)12.8.16Pr630 (189)12.8.17Pr633 (189)12.8.18Pr638 (190)12.8.19Pr640 (190)12.8.20Pr642 (190)12.8.21Pr643 (191)12.8.22Pr650 (191)12.8.23Pr651 (191)12.8.24Pr658 (192)12.8.25Pr660 (192)12.8.26Pr669~Pr673 (192)12.9[分类 7]电机参数 (194)12.9.1Pr700 (194)12.9.2Pr701 (194)12.9.3Pr702 (195)12.9.4Pr704 (195)12.9.6Pr706 (195)12.9.7Pr707 (196)12.9.8Pr709 (196)12.9.9Pr710 (196)12.9.10Pr715 (196)12.9.11Pr718 (197)12.9.12Pr720 (197)12.9.13Pr724 (197)12.9.14Pr725 (198)12.9.15Pr726 (198)12.9.16Pr727 (199)12.9.17Pr728 (199)12.9.18Pr729 (199)12.9.19Pr730 (200)12.9.20Pr731 (200)12.9.21Pr732 (200)12.9.22Pr735 (201)12.9.23Pr736 (201)12.9.24Pr737 (202)12.9.25Pr738 (202)12.9.26Pr739 (202)12.9.27Pr740 (203)12.9.28Pr741 (203)12.9.29Pr742 (203)12.9.30Pr743 (203)12.9.31Pr744 (204)12.9.32Pr745 (204)12.9.33Pr746 (204)12.9.34Pr747 (205)12.9.35Pr748 (205)12.9.36Pr749 (205)12.9.37Pr750 (205)13EtherCat通信规格 (207)13.2帧结构 (208)13.3ESC地址空间 (208)13.4通信状态 (208)13.5SDO (209)13.6PDO (210)13.6.1PDO映射 (210)13.6.2分配对象 (211)13.6.3映射配置 (211)13.7DC通信同步模式 (212)13.8SII EEPROM (212)13.9寻址模式 (213)14对象字典 (213)14.1概述 (213)14.1.1分类 (213)14.1.2数据类型 (214)14.1.3相关用语 (215)14.2通信对象 (216)14.2.1设备信息 (216)14.2.2同步管理器通讯类型 (220)14.2.3PDO通讯 (222)14.2.4同步管理器 2 和 3 同步对象 (252)14.2.5对象写入 EEPROM (261)14.2.6对象恢复出厂 (262)14.2.7故障履历 (263)14.3驱动器参数对象 (270)14.3.12100h (270)14.3.22101h (271)14.3.32102h (272)14.3.42103h (274)14.3.52200h (275)14.4厂商定义对象 (276)14.5辅助功能对象 (277)14.5.1信息监视器对象 (277)14.5.2多圈绝对式编码器清零 (288)14.6驱动协议对象 (289)14.6.1功率驱动系统状态机 (289)14.6.2控制模式设置 (295)14.6.3位置控制模式 (298)14.6.4速度控制模式 (336)14.6.5转矩控制模式 (346)14.6.6模式共通功能 (355)15对象字典一览表 (381)15.11000h~1FFFh (381)15.22000h~2FFFh (393)15.33000h~30FFh (394)15.43100h~37FFh (412)15.56000h~6FFFh (414)1安全注意事项注意事项根据不遵守可能会造成危害的程度，分为警告和注意类型：警告：特别需要提示的内容，如果不遵守此类信息，可能会造成人身伤害甚至是死亡、机器损坏、或者其他财产损失。

数控机床电气传动课程试卷4注意事项1.考试时间：60分钟。

2.请仔细阅读答题要求，在规定位置填写答案，本套试卷满分100分。

一、单项选择 (共35题，每题1分，共35分。

选择一个正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中。

)1.光栅栅距为0.01mm，两块光栅之间的夹角为0.005rad，则莫尔条纹宽度约为（）。

A.0.01mmB.0.5mmC.2mmD.5mm2.光电编码器是一种直接用数字代码表示（）的检测装置。

A.直线位移B.角位移或直线位移C.角位移D.角位移和直线位移3.感应同步器根据用途不同和结构特点分成直线式和旋转式两大类，（）。

A.前者用于长度测量，后者用于角度测量B.前者用于角度测量，后者用于长度测量C.两者都是用于长度测量D. 两者都是用于长度测量4.检测装置是数控机床的重要组成部分。

检测装置起着（）作用。

A.测量B.反馈C.测量和反馈5.对于一个设计合理，制造良好的带位置闭环控制系统的数控机床，可达到的精度由（）决定。

A.机床机械结构的精度B.检测元件的精度C.计算机的运算速度D.驱动装置的精度6.要改变并励直流电动机的转向，可以( )。

A.增大励磁B.改变电源极性C.改接励磁绕组连接方向7.负载转矩不变时，在他励直流电动机的励磁回路中串入电阻，稳定后，电枢电流将( )。

A.增加B.减小C.不变8.为了增加系统响应的快速性，我们应该在系统中引入（）环节进行调节。

A. 比例B. 积分C. 微分9.直流主轴电动机采用的励磁方式为 ( )。

A．他励 B．串励 C．并励 D．复励10.串励直流电动机的机械特性是()。

A.一条直线B.双曲线C.抛物线D.圆弧线11.下列哪项不是数控机床对主轴驱动系统的要求（）。

A.调速范围宽并实现无级调速B.恒转矩范围宽C.具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪音低D.具有位置控制能力12.直流电动机的励磁绕组由单独的直流电源供电称为( )。

A.并励B. 串励C. 他励D. 复励13.主轴电动机要能输出较大的功率，所以一般采取（）式，这样输出功率大。

直流电动机无级调速 直流电动机是采用调压和调磁方式来得到主轴所需的转 速。其调速范围与功率特性如图所示。 电机从最低转速至额定转速，是通过调节电枢电压，保 持励磁电流恒定的方法进行调节，属于恒扭矩调速，起 动力矩大，响应快，能满足低速切削需要。 从额定转速至最高转速，是通过改变励磁电流，从而改 变励磁磁通，保持电枢电压恒定的方法进行调速，属于 恒功率调速。
三、数控机床主轴 传动方式、特点及应用范围
１．分段无级变速（1）



数控机床在实际生产中，并不需要在整个变速范 围内均为恒功率。 —般要求在中、高速段为恒功率传动，在低速段 为恒转矩传动。 为了确保数控机床主轴低速时有较大的转矩和主 轴的变速范围尽可能大，有的数控机床在交流或 直流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速，即 解决电机驱动和主轴传动功率的匹配问题，使之 成为分段无级变速。
二、主轴驱动装置和主轴部件 功率特性的匹配
引言

数控机床的主轴驱动常采用直流复励电动机和交 流变频电动机，并实现无级变速。由于电机功率 和扭矩特性一般不能满足机床主轴的使用要求， 因此需要通过一个中间装置来协调驱动电机和机 床主轴部件的功率和扭矩特性，这个中间装置便 是分级变速箱。
1．主轴驱动电机的机械特性分析(1)
同步齿形带纵向断面图
梯形齿
圆弧齿
2．数控机床主轴带传动变速（3）
同步带特点 无滑动，传动比准确。 传动效率高，可达98﹪。 传动平稳，噪声小（带传动具有吸振的功能）。 使用范围较广，速度可达50m/s，传动比可达10 左右，传递功率由几瓦至数千瓦。 维修保养方便，不需要润滑。


3．调速电机直接驱动主轴传动（1）
2．数控机床主轴带传动变速（1）

（5)伺服主轴驱动系统 伺服主轴驱动系统具有响应快、速度高、过载能力强的
特点，还可以实现定向和进给功能，当然价格也是最高的， 通常是同功率变频器主轴驱动系统的2--3倍以上。
伺服主轴驱动系统主要应用于加工中心上，用以满足系 统自动换刀、刚性攻丝、主轴C轴进给功能等对主轴位置 控制性能要求很高的加工。
6.2.3主轴分段无级调速
6.2主轴驱动与控制(Spindle Drive and Control)
图6.3所示为西 门子802C数控系 统的变频调速控 制连接图。主轴 电机的正反转通 过继电器KA2和 KA3控制，转速 大小通过X7口模 拟电压值大小控 制。
6.2主轴驱动与控制(Spindle Drive and Control)
6.1 概述
1.主轴驱动系统的功能
主轴驱动系统通过控制主轴电机的旋转方向和转速， 从而调节主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度， 配合进给运动，加工出理想的零件。因此，主轴驱动的主 要功能是为各类工件的加工提供所需的切削功率。
此外，当数控机床具有螺纹加工、恒线速加工以及准 停要求（比如加工中心换刀）时，对主轴也提出了相应的 位置控制要求，所以此类数控机床还具有主轴与进给联动 功能和准停控制功能。
6.1 概述
（3）DANFOSS（丹佛斯）公司系列变频器 该公司目前应用于数控机床上的变频器系列常用的有：
VLT2800，可并列式安装方式，具有宽范围配接电机功率： 0.37KW-7.5KW 200V/400；VLT5000，可在整个转速范围内进行 精确的滑差补偿，并在3ms内完成。在使用串行通讯时，VLT 5000对每条指令的响应时间为0.1ms，可使用任何标准电机与VLT 5000匹配。
对于中档数控机床而言主要采用这种方案。其主轴传动仅采用两 挡变速甚至仅一挡即可实现100—200 r/min左右时车、铣的重力切 削。一些有定向功能的还可以应用于要求精镗加工的数控镗铣床。 但若应用在加工中心上，还不很理想，必须采用其他辅助机构完成 定向换刀的功能，而且也不能达到刚性攻丝的要求。

简答题第一章绪论1 、叙述数字控制（数控）、数控机床的概念。

2 、数控机床由哪些部分组成？各有什么作用？3 、什么叫点位控制、点位直线控制、轮廓控制数控机床？各有何特点？4 、什么是开环、闭环、半闭环控制数控机床？5 、数控机床的加工特点是什么？6 、数控机床适合加工具有什么特点的零件？第二章1 、举例说明通用机床、专门化机床和专用机床的主要区别是什么？2 、说出下列机床的名称和主参数（第二主参数），并说明它们各具有何种通用和结构特性。

CM6132 、 C1336 、 C2150 6 、 Z3040 16 、 T6112 、 T4163B 、 XK5040 、 B 2021A 、MGB1432 。

3 、举例说明何谓简单运动？何谓复合运动？其本质区别是什么？4 、举例说明何谓外联系传动链？何谓内联系传动链？其本质区别是什么？5 、举例说明什么叫表面成形运动、分度运动、切入运动和辅助运动？6 、使用简图分析用下列加工方法加工所需表面时的成形方法，并说明机床运动的型式、性质和数量 .（ 1 ）、用成形车刀车外圆；（ 2 ）、用普通外圆车刀车削外圆锥体；（ 3 ）、用圆柱铣刀采用周铣法铣平面；（ 4 ）、用窄砂轮磨长圆柱体；（ 5 ）、用钻头钻孔；（ 6 ）、用插齿刀插削直齿圆柱齿轮；（ 7 ）、用滚刀滚切直齿圆柱齿轮；（ 8 ）、用端铣刀铣平面；7 、在 CA6140 型卧式车床上车削下列螺纹：（ 1 ）、米制螺纹： p= 3mm ， n=2 ； p= 8mm ， n=2;(2) 、英制螺纹： a=4 牙 /in(3) 、径节制螺纹： Dp=48 齿 /in(4) 、模数制螺纹： m= 3.5mm ， n=2试写出其传动路线表达式，并说明车削这些螺纹时可采用的主轴转速范围及其理由。

8 、当 CA6140 型卧式车床上的主轴转速为： 450 ~ 1400r/min( 其中 500r/min 除外 ) ，为什么能够获得细进给量？在进给箱传动路线一定的情况下，细进给量与常用进给量的比值是多少？9 、为什么用丝杠和光杠分别担任车削螺纹和机动进给的传动 ? 如果只用其中一个 , 既可车削螺纹又可机动进给 , 将会有什么问题 ?10 、为什么在主轴箱中有两个换向机构 ? 能否取消其中一个 ? 溜变箱内的换向机构又有什么用处 ?11 、如果快速电动机的转动方向接 ( 电源 ) 反了 , 机床是否能正常工作 ?12 、 M3 、 M4 和 M5 的功用是什么？是否可取消其中之一？13 、为了提高传动精度，车螺纹的进给运动传动链中不应有摩擦传动件，而超越离合器是靠摩擦传动的，为什么可以用于进给运动传动链中 ?14 、各类机床中，可用来加工外圆表面、内孔、平面和沟槽的各有哪些机床？它们的适用范围由何区别？15 、将 CA6140 型卧式车床和 M 1432A 型磨床相比较，从传动和结构特点方面说明为什么万能外圆磨床的加工精度和表面质量比卧式车床的高？16 、万能外圆磨床的砂轮主轴和头架主轴能否采用齿轮传动？为什么？第三章计算机数控系统1 、机床数控系统通常由哪几部分组成？各有什么作用？2 、 CNC （ MNC ）系统的硬件主要由哪几部分构成？各部分的作用是什么？3 、常用半导体存储器如何分类？其特点各是什么？4 、 CNC 系统中， I/O 控制通道应有哪些基本功能？主要解决哪些问题？5 、 CNC 系统有哪些软件？各个软件的主要功能是什么？6 、 CNC 系统硬件的结构常有哪几种？特点是什么？7 、 CNC 系统的软件有何特点？其结构有哪些？8 、根据 CNC 系统软件的自动工作流程图说明系统的工作原理。

主轴驱动系统常见故障及处理数控机床的主轴驱动系统也就是主传动系统，它的性能直接决定了加工工件的表面质量，因此，在数控机床的维修和维护中，主轴驱动系统显得很重要。

5.1 主轴驱动系统概述主轴驱动系统也叫主传动系统，是在系统中完成主运动的动力装置部分。

主轴驱动系统通过该传动机构转变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合进给运动，加工出理想的零件。

它是零件加工的成型运动之一，它的精度对零件的加工精度有较大的影响。

5.1.1 数控机床对主轴驱动系统的要求机床的主轴驱动和进给驱动有较大的差别。

机床主轴的工作运动通常是旋转运动，不像进给驱动需要丝杠或其它直线运动装置作往复运动。

数控机床通常通过主轴的回转与进给轴的进给实现刀具与工件的快速的相对切削运动。

在20纪60-70年代，数控机床的主轴一般采用三相感应电动机配上多级齿轮变速箱实现有级变速的驱动方式。

随着刀具技术、生产技术、加工工艺以及生产效率的不断发展，上述传统的主轴驱动已不能满足生产的需要。

现代数控机床对主轴传动提出了更高的要求：（1）调速范围宽并实现无极调速为保证加工时选用合适的切削用量，以获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。

特别对于具有自动换刀功能的数控加工中心，为适应各种刀具、工序和各种材料的加工要求，对主轴的调速范围要求更高，要求主轴能在较宽的转速范围内根据数控系统的指令自动实现无级调速，并减少中间传动环节，简化主轴箱。

目前主轴驱动装置的恒转矩调速范围已可达1∶100，恒功率调速范围也可达1∶30，一般过载1.5倍时可持续工作达到30min。

主轴变速分为有级变速、无级变速和分段无级变速三种形式，其中有级变速仅用于经济型数控机床，大多数数控机床均采用无级变速或分段无级变速。

在无级变速中，变频调速主轴一般用于普及型数控机床，交流伺服主轴则用于中、高档数控机床。

（2）恒功率范围要宽主轴在全速范围内均能提供切削所需功率，并尽可能在全速范围内提供主轴电动机的最大功率。

使用说明书SD500系列主轴伺服驱动器前言首先感谢您选购伟创电气SD500系列主轴伺服驱动器！SD500系列主轴驱动器采用高性能的闭环矢量控制，具有宽调速范围、响应快速、定位准确等特点，丰富的功能及外扩接口能够配合上位数控系统轻松实现主轴准停、C轴、刚性攻丝、分度定位等需求。

SD500系列主轴驱动器可广泛应用于加工中心、数控机床、数控铣床、斜身车床等设备及飞剪、追切等领域，是各种机床动力轴的首选驱动产品。

本手册为SD500主轴伺服驱动器用户手册，提供了产品安全信息、机械与电气安装说明、基本的调试、故障诊断和排除及日常维护相关事项。

为确保能正确安装及操作SD500主轴伺服驱动器，发挥其优越性能，请在装机之前，详细阅读本说明书。

若对一些功能及性能方面有所疑惑，请咨询我公司的技术支持人员以获得帮助。

由于致力于伺服产品的不断改善，因此本公司提供的资料如有变更，恕不另行通知。

目录第一章综述 (1)1.1安全注意事项 (1)1.2使用前 (1)1.3技术规格 (2)第二章机械及电气安装 (4)2.1机械安装 (4)2.2电气安装 (7)第三章键盘布局及操作说明 (17)4.1参数图标说明 (19)4.2参数一览表 (19)4.3F00组：环境应用 (20)4.4F01组：基本设定 (21)4.5F02组：电机1参数 (24)4.6F03组：矢量控制 (27)4.7F04组：V/F控制 (31)4.8F05组：输入端子 (33)4.9F06组：输出端子 (37)4.10F07组：运行控制 (40)4.11F08组：辅助控制 (43)4.12F09组：保留 (44)4.13F10组：保护参数 (44)4.14F11组：操作器参数 (48)4.15F12组：通讯参数 (50)4.16F13组：过程PID控制 (51)4.17F14组：多段速及简易PLC (54)4.18F15组：位置控制 (56)4.19F24组：主轴控制 (58)4.20C0X组：监控参数 (60)4.21端子输入输出功能选择 (61)4.22故障及警告代码表 (62)第五章主轴功能应用指导 (64)5.1电机自学习 (64)5.2速度模式正反转 (65)5.3位置模式分度及刚性攻丝 (68)5.4主轴准停回零 (69)第六章检查、维护与保证 (75)6.1检查 (75)6.2维护 (75)6.3产品保证 (75)附录 (77)附录一：M ODBUS通讯协议 (77)附录二：端子接线方式 (78)附录三：匹配线材说明 (79)第一章综述1.1 安全注意事项为保证安全、合理的使用本产品，请在完全理解本手册所述的安全注意事项后再使用该产品。

不同的含义。数组说明的方括号中给出的是某一维的长度;而 数组元素中的下标是该元素在数组中的位置标识。 数组是一种构造类型的数据。一维数组可以看作是由一维数 组嵌套而构成的。
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6.2 二维数组
6.2.3二维数组的初始化
一维数组初始化也是在类型说明时给各下标变量赋以初值。 一维数组可按行分段赋值，也可按行连续赋值。
6.2 步进电机及其驱动控制系统
4、根据结构分类 步进电机可制成轴向分相式和径向分相式，轴向分相式
又称多段式，径向分相式又称单段式。单段反应式步进电机， 是目前步进电机中使用最多的一种结构形式。还有一种反应 式步进电机是按轴向分相的，这种步进电机也称为多段反应 式步进电机。
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6.2 步进电机及其驱动控制系统
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6.2 步进电机及其驱动控制系统
6.2.1步进电机的分类
1、根据相数分类 步进电机有二、四、五、六相等几种，相数越多，步距
角越小，而且采用多相通电，可以提高步进电机的输出转矩。
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6.2 步进电机及其驱动控制系统
2、根据力矩产生的原理分类 分为反应式和永磁反应式(也称混合式)两类。 反应式步进电机的定子有多相磁极，其上有励磁绕组， 而转子无绕组，用软磁材料制成，由被励磁的定子绕组产生 反应力矩实现步进运行。永磁反应式步进电机的定子结构与 反应式相似，但转子用永磁材料制成或有励磁绕组、由电磁 力矩实现步进运行，这样可提高电机的输出转矩，减少定子 绕组的电流。
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6.2 步进电机及其驱动控制系统
1、三相三拍工作方式 在图6-2中，设A相通电，A相绕组的磁力线为保持磁阻
最小，给转子施加电磁力矩，使磁极A与相邻转子的1、3齿 对齐；接下来若B相通电，A相断电，磁极B又将距它最近的 2、4齿吸引过来与之对齐，使转子按逆时针方向旋转30°； 下一步C相通电，B相断电，

1.对于配有设计完善的位置伺服系统的数控机床，其定位精度和加工精度主要取决于（ C ）A.机床机械结构的精度B.驱动装置的精度C.位置检测元器件的精度D.计算机的运算速度2.PWM是脉冲宽度调制的缩写，PWM调速单元是指 ( C )。

A.晶闸管相控整流器速度控制单元B.直流伺服电机及其速度检测单元C.大功率晶体管斩波器速度控制单元D.感应电动机变频调速系3.闭环控制系统的位置检测装置装在： ( C )。

A传动丝杠上 B伺服电动机轴上C机床移动部件上 D数控装置中4.数控机床的诞生是在年代（ A ）。

A．50年代 B. 60年代 C.70年代5.数控机床主轴驱动应满足： ( D )。

A 高、低速恒转矩 B高、低速恒功率C 低速恒功率高速恒转矩 D低速恒转矩高速恒功率6.数控机床切削精度检验，对机床几何精度和定位精度的一项综合检验( D )。

A.又称静态精度检验，是在切削加工条件下；B又称动态精度检验，是在切削加工条件下；C.又称静态精度检验，是在空载条件下；D.又称动态精度检验，是在空载条件下；7.故障维修的一般原则是 ( C )。

A. 先动后静B.先内部后外部C. 先机械后电气D.先特殊后一般8.滚珠丝杠预紧的目的是 ( C )。

A. 增加阻尼比，提高抗振性B.提高运动平稳性C. 消除轴向间隙和提高传动刚度D.加大摩擦力，是系统能自锁9.对于闭环的进给伺服系统，可采用作为检测装置 ( D )。

A. 增量式编码器B.绝对式编码器C. 旋转式感应同步器D.长光栅10.数控机床上有一个机械原点，该点到机床坐标零点在进给坐标轴方向上的距离可以在机床出厂时设定。

该点称（ C ）。

A．工件零点 B.机床零点 C.机床参考点11.数控机床广泛应用异步串行通信接口传送数据，常用的接口标准是( A )。

A.RS-232CB. DNCC.RS-422D. MAPC系统中的PLC是 ( A )。

A.可编程序逻辑控制器B.显示器C.多微处理器D.环形分配器13.数控机床的精度检测指标中，以下不属于静态指标的是 ( C )。

冷却润滑技术（冷却
轨
数控机床导轨的类型与特点 滚动导轨
静压导轨
数控机床自动排 屑装置
平面链式排屑装置 刮板式排屑装置 螺旋式排屑装置 磁性排屑器
摩擦阻力小
位置检测装置
位置检测装置的要求（4点） 数字式与模拟式
的要求与类型
位置检测装置的分类（）
增量式与绝对式
数控机床
直接测量与间接测量
数 控 机
位置检测 装置
概述
加工中心特点
加工精度高
适应性强 生产效率高 经济效益好 劳动强度低，工作条件好
1.基础部件
有利于生产管理的现代化 2.主轴组件
加工中心的 基本构成
3.控制系统
4.伺服系统
5.自动换刀装置 6.自动托盘更换系统
7.辅助系统
加 工 中
加工中心 的分类
按加工范围分类
车削、钻削、镗铣、磨削、电火花
按加工中心的布局方式分类
极间介质的消电离 绝缘作用
电火花加
数 工概述
工作液介 质的作用
压缩放电通道的作用 高压作用
冷却作用 消电离作用
控
脉冲电源
数控电切削加 间隙自动调整装置
电
工设备组成
机床本体 工作液及其循环系统
加
数控系统
数控电火花成型机床
工 机 床
数控电火花 成型机床
数控电切削加工设备类型 数控线切割机床
机床的结构形式
数控工
机床热变形控制与补偿
机床的主要构成
1.床身 2.砂轮架座 3.砂轮主轴部件 4.纵向工作台 5.操纵台 6.液压系统 7.冷却和吸雾系统 8.机床密封罩
具磨床
主要技术参数 机床的运动及机床坐标系的建立