數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)-wenkub
2023-01-19 16:30:17 本頁面
【正文】 主軸分段無極變速及控制 （ 1）分段無級變速原理 ? 數(shù)控機床采用無級調(diào)速主軸機構(gòu)，可以大大簡化主軸箱。 ? 內(nèi)裝式主軸電動機（電主軸） ：將主軸與電動機合為一體。其輸出切換方法很多，包括三角形 — 星形切換和繞組數(shù)切換，或二者組合切換。 ? 直流電動機及驅(qū)動裝置 ? 數(shù)控機床進給軸采用永磁式伺服電動機和脈寬調(diào)制（ PWM）調(diào)速裝置，其特點是慣性小、調(diào)速性能優(yōu)越，便于位置控制應用。 nR minmaxnnRn ? 數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的基本要求 5） 低速大轉(zhuǎn)矩 ?機床加工的特點是，在低速時進行重切削。 數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的基本要求 4）調(diào)速范圍寬 ? 調(diào)速范圍是 指生產(chǎn)機械要求電機能提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比。 數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的基本要求 3） 快速響應 ? 快速響應是伺服系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)的重要指標，它反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。輪廓加工精度與速度控制、聯(lián)動坐標的協(xié)調(diào)一致控制有關。 伺服系統(tǒng)的組成 ? 位置環(huán)由位置調(diào)節(jié)控制模塊、位置檢測和反饋控制部分組成； ? 速度環(huán)由速度比較調(diào)節(jié)器、速度反饋和速度檢測裝置（如測速發(fā)電機、光電脈沖編碼器等）組成； ? 電流環(huán)由電流調(diào)節(jié)器、電流反饋和電流檢測環(huán)節(jié)組成。第 5章 數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng) 數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng) ?概述 ?數(shù)控機床主軸驅(qū)動系統(tǒng) ?數(shù)控機床進給驅(qū)動系統(tǒng) 概述 ?伺服系統(tǒng)的組成 ?數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的基本要求 ?伺服系統(tǒng)的分類 一、伺服系統(tǒng)的組成 ? 數(shù)控伺服系統(tǒng)由伺服電機（ M）、驅(qū)動信號控制轉(zhuǎn)換電路、電力電子驅(qū)動放大模塊、電流調(diào)解單元、速度調(diào)解單元、位置調(diào)解單元和相應的檢測裝置（如光電脈沖編碼器 G）等組成。電力電子驅(qū)動裝置由驅(qū)動信號產(chǎn)生電路和功率放大器等組成。在速度控制中，要求較高的調(diào)速精度，具有比較強的抗負載擾動能力，對靜態(tài)、動態(tài)精度要求都比較高。為了保證輪廓切削形狀精度和低的加工表面粗糙度，要求伺服系統(tǒng)跟蹤指令信號的響應要快。通常表示為： ? 在數(shù)控機床中，由于加工用刀具，被加工材質(zhì)及零件加工要求的不同，進給伺服系統(tǒng)需要具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。因此，要求伺服系統(tǒng)在低速時要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。但永磁式伺服電動機和脈寬調(diào)制（ PWM）調(diào)速裝置都不能適應主軸電動機輸出功率的要求，數(shù)控機床的主軸電動機一般只能采用它勵式直流電動機和三相全控晶閘管調(diào)速裝置。尤其是繞組數(shù)切換方法比較方便，而且，每套繞組都能分別設計成最佳的功率特性，能得到非常寬的恒功率范圍。電動機軸就是主軸本身，而電動機的定子被拼入在主軸內(nèi)。但低速段輸出轉(zhuǎn)矩常無法滿足強切削轉(zhuǎn)矩的要求。 分段無級變速原理 ? 采用齒輪減速雖然可增大低速時的輸出轉(zhuǎn)矩，但同時降低了最高主軸轉(zhuǎn)速?？刂七^程中，數(shù)控系統(tǒng)將根據(jù)當前 S指令值，自動判斷擋位，向 PLC輸出相應的 M41~M44指令，由 PLC控制變換齒輪位置；數(shù)控裝置同時輸出相應的模擬電壓或數(shù)字信號設定對應的速度。最簡單的二位液壓缸實現(xiàn)雙聯(lián)齒輪變速。其缺點是體積較大，產(chǎn)生的磁通易使機械零件磁化。但如果速度過高，會產(chǎn)生大量的摩擦熱。即使讓刀，刀具也必須能夠準確定位。 電氣準停 ?采用電氣準?？刂朴腥缦聝?yōu)點： ? 簡化機械結(jié)構(gòu) ? 縮短準停時間 ? 可靠性增大 ? 性能價格比提高 四、主軸與進給軸關聯(lián)控制 ?主軸與進給軸關聯(lián)控制一般通過脈沖編碼器來實現(xiàn)。增量式脈沖編碼器輸出兩個相位差 90176。 ~360176。最常用的碼制為二進制循環(huán)碼。在主軸上安裝的脈沖編碼器可以檢測主軸轉(zhuǎn)角、相位、零位等信號，在主軸旋轉(zhuǎn)過程中，脈沖編碼器不斷向數(shù)控裝置發(fā)送脈沖信號，根據(jù)插補計算結(jié)果，控制進給坐標軸伺服系統(tǒng)，使進給量與主軸轉(zhuǎn)速保持螺紋加工所需的比例關系，從而實現(xiàn)螺紋的精確加工。即在每次螺紋切削進給前，刀具必須經(jīng)過零位脈沖定位后才能切削，以確保刀具在工件圓周同一點切入。 ? 數(shù)控裝置必須設計相應的控制軟件來完成主軸轉(zhuǎn)速的調(diào)整。電液伺服驅(qū)動機構(gòu)在低轉(zhuǎn)速下可以輸出很大的力矩，并具有剛性好、反應快和速度平穩(wěn)等優(yōu)點。根據(jù)所配電動機不同，分為步進伺服驅(qū)動系統(tǒng)、直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)和交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)三大類。永磁式的磁極由永磁材料制成，電磁式（它勵式）的磁極由沖壓硅鋼片疊壓而成，需要在勵磁線圈中通直流電流才能產(chǎn)生恒定磁場。直流伺服電動機的工作原理與普通直流電動機相同，只是為滿足快速響應的要求，結(jié)構(gòu)上細長一些。交流伺服電動機轉(zhuǎn)子慣量較直流伺服電動機小，動態(tài)響應好，在同樣體積下，交流伺服電動機輸出功率可比直流伺服電動機提高 10％ ~70％。其中定子有齒槽，內(nèi)有三相繞組，形狀與普通感應電動機的定子相同。 交流伺服電動機 交流伺服電動機 ?永磁同步交流伺服電動機的性能 交流伺服電動機 ?交流伺服電動機調(diào)速 ?異步電動機的轉(zhuǎn)速為： ?調(diào)節(jié)交流伺服電動機轉(zhuǎn)速可采用以下幾種方法： ①改變磁極對數(shù) p（變極調(diào)速）。步進電動機的轉(zhuǎn)速與電脈沖頻率成正比，通過改變脈沖頻率就可以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。 步進電動機工作原理及特性 ?步進電動機的結(jié)構(gòu)及工作原理 ? 用于數(shù)控機床驅(qū)動的步進電動機主要有兩類，即反應式步進電動機和混合式步進電動機，反應式步進電動機也稱為磁阻式步進電動機。在這種通電方式時，定子三相繞組需經(jīng)過六次切換才能完成一個循環(huán)，故稱為“六拍”，而且在通電時，有時是單個繞組接通，有時又為兩個繞組同時接通，因此稱為三相六拍。所以這種通電方式下，三相步進電動機的步距角 。此外，由單一繞組通電吸引轉(zhuǎn)子，也容易使轉(zhuǎn)子在平衡位置附近產(chǎn)生振蕩，運行的穩(wěn)定性較差，所以很少采用。 步進電動機工作原理及特性 ?反應式步進電動機的轉(zhuǎn)子齒數(shù) z ?步進電動機的步距角： z—— 轉(zhuǎn)子的齒數(shù)， k—— 狀態(tài)
教學課件相關推薦
鄂ICP備17016276號-1