．1 概述

 

　　 数控机床的主轴性能是在很宽范围内转速连续可调，恒功率范围宽。当要求机床有螺

纹加工功能、准停功能和恒线速加工等功能时，则需要对主轴进行进给控制和位置控制。此
时，主轴驱动系统也可称为主轴伺服系统，主轴电动机装配有编码器或者在主轴上安装外

置式的编码器，作为主轴位置检测。

 

　　 主轴驱动变速目前主要有两种形式：一是主轴电动机带齿轮换挡，目的在于降低主

轴转速，增大传动比，以适应切削的需要；二是主轴电动机通过同步齿形带或 v 带驱动主

轴，该类主轴电动机又称宽域电动机或强切削电动机，具有恒功率宽的特点。由于无需机

械变速，主轴箱内省却了齿轮和离合器，主轴箱实际上成为主轴支架，简化了主传动系统，
从而提高了传动链的可靠性。
6，1．1 数控机床主轴驱动系统分类

 

　　 数控机床所用的进给伺服系统和主轴伺服系统按其所用的电动机来分，分为直流伺

服系统和交流伺服系统两大类。从 20 世纪 70～80 年代用得较多的是直流伺服系统。而在直

流伺服系统中又分晶闸管整流方式(以下简称为 SCR 速度控制系统)和晶体管脉宽调制方式
(以下简称为 PWM 速度控制系统)两种。直流驱动系统在 70 年代初至 80 年代中期在数控机

床上占据主导地位，这是由于直流电动机具有良好的调速性能，输出力矩大，过载能力强，

精度高，控制原理简单，易于调整。

 

　　 随着微电子技术的迅速发展 80 年代初期推出了交流驱动系统，由于交流驱动系统保

持了直流驱动系统的优越性，而且交流电动机无须维护，便于制造，不受恶劣环境影响，
所以目前直流驱动系统已被交流驱动系统所取代。初期是采用模拟式交流伺服系统，而现

在伺服系统的主流是数字式交流伺服系统。交流伺服驱动系统走向数字化，驱动系统中的
电流环、速度环的反馈控制已全部数字化，系统的控制模型和动态补偿均由高速微处理器

实时处理，增强了系统自诊断能力，提高了系统的快速性和精度。
6．1．2 主轴伺服系统的故障形式及诊断方法

 

　　 当主轴伺服系统发生故障时，通常有三种表现形式：一是在 CRT 或操作面板上显示

报警内容或报警信息；二是在主轴驱动装置上用报警灯或数码管显示主轴驱动装置的故障，

三是主轴工作不正常，但无任何报警信息。主轴伺服系统常见故障如下。

 

　　 (1)外界干扰

 

　　 由于受到电磁干扰，屏蔽和接地措施不良的影响，主轴转速指令信号或反馈信号受
到干扰，使主轴驱动出现随机和无规律性的波动。判别有无干扰的方法是：当主轴转速指

令为零时，主轴仍往复转动，调整零速平衡和漂移补偿也不能消除故障。

 

　　 (2)过载

 

　　 切削用量过大，或频繁地正、反转变速等均可引起过载报警。具体表现为主轴电动机
过热、主轴驱动装置显示过电流报警等。