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2.3 主轴驱动方案的选择

2.3.1 主轴电动机的选型

步进电动机，与伺服电动机同属于管控电动机系列。但两者在结构上有很大区别：伺服电动机比步进电动机好很多，选用步进电动机是一般都要选功率稍微大一些的，这样就会造成大车拉小牛的现象，尤其像是在本次三维雕刻设计更加明显。在转速、启动速率和暂停速度方面，伺服电动机比步进电动机好；然后在精准度上，因为伺服电动机本身存在编码器反馈器件，搭配上使用这些反馈对电动机进行调节，就可以达到很高的精度，毕竟步进电动机自身本来是开环控制系统，即使与压力，温度等传感器构成一闭环系统，但是对于电动机转速不从得知。

在主轴电动机的选择上可以选择伺服电动机也可以选择步进电动机。但伺服电动机本身自带编码器，然后将其传输到伺服电动机驱动器里面，再利用自动化控制调节，例如增益，调节时间，简单的说伺服电动机所构成的是一闭环控制系统，还有启动快，停止快，带负载能力强，而这些固有特性的存在，造就了速度，转矩，位置三中控制方式，对于精准度要求较高的工艺制作品。

综上所述，选择三相感应伺服电动机（51K60A－SF型）作为本次设计设计的主轴电动机，为其搭配为西门子Micromaster 420 交流变频调速器：通过频率改变调节改变主轴电动机的速度变化。

2.3.2 交流变频调速器的选型

交流变频调速器，是利用其频率的大小来变换电动机速度。好比公式N=60f(1-s)/p，磁极的极对数p已知，则电动机转速n与电源频率f成正比，通过频率的改变来控制电动机的转速，这次选择西门子MM420变频器，作为三维雕刻设计的变频器：主要因为Micromaster 420模块化设计紧凑不占用控制柜很大空间，功能多样化，磁通电流控制，可参数化的V/f特性，其通信端口与当前主流网络端口相对应，方便不同设备进行信号输出和输入交换。该型变频器使用高性能的矢量控制为技术核心，实现低速高转矩的输出和稳定的动态特性，同时具备超强的过载能力，以满足广泛的应用场合等等。

强电接线说明列表2-11如下：

表2-11 交流条数变频器强电接线要求

电压 电压裕量 相数 功率

200-240V ±10% 单相交流 0.12-3KW（0.16-4HP）

200-240V ±10% 三相交流 0.12-5KW（0.16-4HP）

380-480V ±10% 三相交流 0.37-11KW（0.16-4HP）

Micromaster 420要通过 BOP 进行调节，参数 P0700应设置为 1，参数 P1000 也应设置为1。用基本操作显示屏(BOP)可以修改任何一个数据。修改参数的数值时，BOP有时会提示“busy”，出现变频器正忙于处理优先级最高的任务。下面就以设置P1000=1的过程为例，来介绍通过基本操作面板(BOP)修改设置参数的流程