數(shù)控機床伺服驅動系統(tǒng)-全文預覽
【正文】 ，一般采用開環(huán)控制結構。 ③改變定子供電頻率 f1（變頻調速）。轉子由多塊永久磁鐵和鐵心組成，氣隙磁密較高，極數(shù)較多。異步型交流伺服電動機指交流感應電動機，有三相和單相之分，也有籠型和線繞式之分，通常采用籠型三相感應電動機，其結構簡單、質量輕、價格便宜，但不能經(jīng)濟地實現(xiàn)大范圍平滑調速，必須從電網(wǎng)吸收滯后的勵磁電流，會降低電網(wǎng)的功率因數(shù)；同步型交流伺服電動機指永磁式交流伺服電動機，雖較感應電動機復雜，但運行可靠、效率較高，缺點是體積大、啟動特性欠佳。一般采用調節(jié)電樞供電電壓 U和調節(jié)勵磁磁通 Φ （僅限于電磁式）的方法來調節(jié)直流伺服電動機的轉速，分別稱為調壓調速和調磁調速。為使所產(chǎn)生的電磁轉矩保持恒定方向，需要采用機械方式（電刷、換向片）換向。定子磁場由定子的磁極產(chǎn)生。 ? 電氣伺服驅動機構全部采用電子器件和電機部件，操作和維護方便、可靠性高、噪聲小、無污染，早期的電氣伺服驅動機構，在低轉速輸出力矩和反應速度方面明顯比不上電液伺服驅動機構，通過對電動機結構和電動機驅動線路的不斷改進，這方面的性能已經(jīng)大大改善。 進給驅動系統(tǒng)組成與分類 （ 2）進給伺服驅動機構 ? 早期多采用電液伺服驅動方式，其伺服執(zhí)行元件采用液壓元件，前級為電氣元件，驅動元件為液動機和液壓缸。由于在端面加工過程中，刀具要不斷地作徑向進給運動，從而使刀具的切削直徑逐漸減?。ゴ策€應考慮砂輪磨損造成的直徑減小）。 3）主軸絕對位置定位 ? 脈沖編碼器的零位脈沖信號 C，剛好對應主軸旋轉一圈，可用于主軸絕對位置定位檢測和控制。 主軸與進給軸關聯(lián)控制 （ 2）主軸旋轉與軸向進給的關聯(lián)控制 ? 以螺紋切削加工為例，介紹數(shù)控系統(tǒng)主軸旋轉與軸向進給的關聯(lián)控制功能。的角位移，必須使用有多個碼盤的絕對式脈沖編碼器。 脈沖編碼器 ? 絕對式脈沖編碼器 ：碼盤每一轉角位置都刻有表示該位置的惟一代碼，通過讀取碼盤之值即可直接獲得主軸的角度坐標。這種編碼器結構簡單，應用最廣泛。 ? 機械準停： ? 電氣準停 電氣準停 1）磁傳感器準停 電氣準停 2）編碼器主軸準停 電氣準停 3）數(shù)控系統(tǒng)準停 ?注意問題： ①數(shù)控系統(tǒng)須具有主軸位置閉環(huán)控制功能。 三、主軸準?？刂? ? 主軸準停功能指控制主軸準確停在固定位置的功能，又稱為主軸定位功能，是數(shù)控加工過程中自動換刀所必需的功能。數(shù)控機床常使用無滑環(huán)摩擦片式電磁離合器和牙嵌式電磁離合器。液壓撥叉變擋機構較為復雜，不但需要附加一套液壓裝置，還需將電信號轉換為電磁閥動作，控制壓力油分至相應的液壓缸。 主軸分段無極變速及控制 （ 2）自動換擋控制 ? 自動變速動作控制時序如圖 。數(shù)控系統(tǒng)一般均提供 4擋自動變速功能，而數(shù)控機床通常使用兩擋即可滿足要求。因此數(shù)控機床常采用 1~4擋齒輪變速與無級調速相結合的方案，即分段無級變速。由于電動機與主軸合二為一，既簡化了結構，也消除了振動，降低了噪聲，非常有利于高速運行。這類電動機的恒功率范圍也很寬。 主軸電動機及驅動裝置 ?交流電動機及驅動裝置 ? 輸出轉換型交流主軸電動機 ：為滿足機床切削的需要，要求主軸電動機在任何刀具切削速度下都能提供恒定的功率， FANUC公司開發(fā)出一種稱為輸出轉換型交流主軸電動機。 三、伺服系統(tǒng)的分類 （ 1）按調節(jié)理論分類 ?開環(huán)伺服系統(tǒng) ?閉環(huán)伺服系統(tǒng) ?半閉環(huán)系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)的分類 （ 2）按使用的執(zhí)行元件分類 ?電液伺服系統(tǒng) ?電氣伺服系統(tǒng) （步進伺服系統(tǒng)、直流伺服系統(tǒng)、交流伺服系統(tǒng)） 伺服系統(tǒng)的分類 （ 3）按被控對象分類 ?進給伺服系統(tǒng) ?主軸伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)的分類 （ 4）按反饋比較控制方式分類 ?脈沖、數(shù)字比較伺服系統(tǒng) ?相位比較伺服系統(tǒng) ?幅值比較伺服系統(tǒng) ?全數(shù)字伺服系統(tǒng) 數(shù)控機床主軸驅動系統(tǒng) ?主軸驅動裝置及工作特性 ?主軸分段無極變速及控制 ?主軸準停控制 ?主軸與進給軸關聯(lián)控制 一、主軸驅動裝置及工作特性 （ 1）主軸電動機及驅動裝置 ? 數(shù)控機床的主軸驅動系統(tǒng)由主軸驅動裝置和主軸電動機兩部分構成，有直流電動機及相應的驅動裝置和交流電動機及相應的驅動裝置兩種。但對于一般的數(shù)控機床而言，要求進給伺服系統(tǒng)在 0~24m/min進給速度范圍內都能工作就足夠了。這二方面的要求往往是矛盾的，實際應用中要采取一定措施，按工藝加工要求做出一定的選擇。穩(wěn)定性是保證數(shù)控機床正常工作的條件，直接影響數(shù)控加工的精度和表面粗糙度。作為數(shù)控加工，對定位精度和輪廓加工精度要求都比較高，定位精度一般允許的偏差為~，甚至 。它是一個三環(huán)結構系統(tǒng)，其中，外環(huán)是位置環(huán)，中環(huán)是速度環(huán)，內環(huán)為電流環(huán)。一般閉環(huán)伺服系統(tǒng)的結構如圖 。 二、數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的基本要求 1）精度高 ? 伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能復現(xiàn)輸入量的精確程度。 數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的基本要求 2） 穩(wěn)定性好 ?穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下，能在短暫的調節(jié)過程后，達到新的或者恢復到原來的平衡狀態(tài)，對伺服系統(tǒng)要求有較強的抗干擾能力。一方面要求過渡過程（電機從靜止到額定轉速）的時間要短，一般在 200ms以內，甚至小于幾十毫秒；另一方面要求超調要小。目前較先進的水平是，在分辨率為 1的情況下，進給速度范圍為 0~240m/min，且無級連續(xù)可調。進給坐標的伺服控制屬于恒轉矩控制，在整個速度范圍內都要保持這個轉矩；主軸坐標的伺服控制在低速時為恒轉矩控制，能提供較大轉矩；在高速時為恒功率控制，具有足夠大的輸出功率。為縮小電動機體積并改善冷卻效果，常采用軸向強迫風冷或熱管冷卻方式。 交流電動機及驅動裝置 ? 液體冷卻主軸電動機 ：其結構特點是在電動機外殼和前端蓋中間有一個獨特的油路通道，
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