经济型数控机床主传动系统的运动设计

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引言
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
-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.
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变频调速交流电机的功率特性和转矩特性
变频调速交流电机的功率特性和转矩特性见图1. 50Hz额定频率转速为 nd， 200Hz 对应
的最高转速为 ndmax ， 2Hz 对应的最低转速为 ndmin， nd 到最高转速 ndmax的