迈信EP5S伺服主轴在立式加工中心上的应用

立式加工中心的核心结构围绕 “主轴垂直布局” 设计，其床身与立柱承载整机重量的基础结构，需具备高刚性和抗震性（通常采用铸铁或焊接钢结构），确保加工时的稳定性。工作台用于放置工件，可实现X、Y、Z轴移动（部分带旋转轴，如第四轴），台面通常带T型槽，方便通过夹具固定工件。加工中心配备自动刀库，可在一次装夹中完成多道工序，大幅减少工件装夹时间和定位误差。

一、系统方案

本文是基于迈信EP5S系列伺服主轴驱动器在立式加工中心上的应用。

EP5S作为主轴驱动单元，配合宝元EtherCAT总线数控系统，通过CNC程序控制机床的运动轨迹和加工参数，可完成铣、镗、钻、攻丝等多种工序，适合中小型复杂零件的一体化加工，减少工件装夹次数，提高加工精度。

立式加工中心广泛应用于汽车制造、航天航空、模具制造、3C电子等行业的零部件加工制造。

二、应用现场图片

机床本体

电气柜

三、加工中心主轴要求

加工中心的主轴是决定加工精度、效率和适用范围的核心部件，其性能直接影响零件加工质量和设备整体表现。

高精度要求

主轴旋转时的跳动（径向、轴向）需控制在0.001~0.003mm以内（精密级加工中心），普通级≤0.005mm。

径向跳动过大会导致刀具偏移，影响加工表面粗糙度（如出现波纹）和尺寸精度；轴向跳动则会影响端面加工的平面度。

高动力性能要求

需覆盖低速重切削到高速精加工的需求，加工中心主轴转速通常为3000~12000rpm，高速机型可达15000~30000rpm。

低速时需具备足够扭矩（如加工45#钢、模具钢等硬材料时，扭矩需≥50N·m）；高速时则需保证功率稳定（功率通常为7.5~30kW），满足高速铣削需求（如铝合金进给速度达30m/min以上）。

主轴从静止到额定转速的启动时间需≤1~2秒，制动时间≤1秒，适应批量加工中频繁换刀、换工序的节奏。

适配性与集成要求

主轴驱动器需支持第二编码器接口做主轴全闭环控制，以满足主轴精度要求。主轴端部匹配通用刀具接口，主轴驱动器需满足主轴准停功能匹配加工中心自动换刀。

支持主轴与进给轴的同步控制（如螺旋插补加工螺纹），转速与进给速度需按比例匹配（如攻螺纹时主轴转速与Z轴进给严格同步）。

可输出实时转速、扭矩等信号，便于数控系统实现自适应切削（如根据负载自动调整进给量）。

四、调试步骤

第一步：安装EP5S主轴驱动器及主轴电机，并确保接线正确。系统上电，确定EtherCAT通讯网络正常。

第二步：主轴电机适配。搭配迈信成套主轴电机时，正确设置主轴电机代码；搭配第三方电机时，使用EP5S自学习功能，自动识别主轴电机参数及惯量。

先通过Fn-2进入单机模式，然后通过Fn6功能触发异步电机离线参数辨识功能，完成对定子电阻，转子电阻，互感，漏感的辨识。运行Fn6功能后，使能灯亮，当屏幕显示DONE且使能灯灭时，辨识结束，辨识过程大概需要花费半分钟左右。辨识结束后，按后退键退出Fn6功能，此时可以通过P菜单査询辨识的参数结果P702~P705，通过E-set保存该结果。

第三步：根据编码器类型及安装方式，确定电机与编码器传动比例，正确设置编码器线数及电子齿轮比相关参数。

第四步：旋转主轴电机，确定电机旋转方向及编码器旋转方向，如反向可通过EP5S相关参数进行修改。

第五步：测试加工效果，可通过EP5S环路增益参数调整，以配合机床机械达到最优的加工效果。

五、EP5S伺服主轴产品特点

· 功率型号：3.7kW、5.5kW、7.5kW、11kW、15kW

· 电压等级：AC380V -15%~+10% 50/60Hz

· 控制方式：EtherCAT总线控制，支持位置、速度、扭矩控制模式

· 双编码器接口，全闭环控制。支持方波、正余弦、串口通信、旋变等形式编码器信号输入

· 支持同步/异步主轴电机控制

· 支持主轴电机参数及惯量自学习

· 窄体结构设计，节省安装空间

· 直插自锁式电源接线端子，接线简便快捷