數(shù)控機床的伺服驅(qū)動與監(jiān)測講義-預覽頁
【正文】 式中 nmax 、 nmin —— 額定負載時的最高、最低轉(zhuǎn)速，單位為 r/min。 切削加工的特點一般是在低速時進行重切削。為滿足上述要求，對伺服電動機的要求應(yīng)該是：從最低速度到最高速度能平滑運轉(zhuǎn)，具有大的、較長時間的過載能力、響應(yīng)快，還要求能承受平凡的啟動、制動和反轉(zhuǎn)。今天，一些先進的國家?guī)缀跞坎捎媒涣鬟M給驅(qū)動。有由于它輸入的是脈沖電流，也稱為脈沖電動機。按勵磁方式的不同，步進電動機可分為反應(yīng)式、永磁式、感應(yīng)式和混合式等。 一、步進電動機的工作原理v 圖 62所示為反應(yīng)式步進電動機的結(jié)構(gòu)原理圖。 齒距角 Ot為 Ot=360/Zr 式中 Zr—— 轉(zhuǎn)子齒數(shù)。電動機轉(zhuǎn)一周，其積累誤差應(yīng)為零，在一周內(nèi)積累誤差可大可小，可正可負。 T=Tm *sinθev當 Θe=+п /2時， T為最大靜轉(zhuǎn)矩，它表示步進電動機所能承受的最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 Tmax。功率較大的步進電動機多數(shù)采用大于三相的勵磁繞組，而且多相通電。不同相數(shù)的步進電動機的起動轉(zhuǎn)矩不同，一般相數(shù)越多，拍數(shù)越多，則氣動轉(zhuǎn)矩越大。在電動機空載情況下，成為空載起動頻率。它比起動頻率大得多。 連續(xù)運行頻率v 步進電動機在實際應(yīng)用中一般均處在連續(xù)脈沖運行狀態(tài)，控制脈沖的變化及對它的影響可分為三個區(qū)段： （ 1）脈沖頻率極低 這時電動機的運行為連續(xù)的單步運動。 （ 2）脈沖頻率很高 這時脈沖間隔短，在前一步還沒有振蕩結(jié)束，后一個脈沖就已經(jīng)來臨，使步進電動機連續(xù)平滑的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速比較穩(wěn)定，如圖 68所示。為減少這一共振現(xiàn)象，很多步進電動機設(shè)置了專門的阻尼器，消耗振動能量，限制振幅。請選用步進電動機。*δ*Fa/2*π*θs*η=360176。/176。 v 脈沖分配器可以用門電路及邏輯電路構(gòu)成，提供符合步進電動機控制指令所需的順序脈沖。 CMOS集成脈沖分配器也有不同型號，例如 CH250型用來驅(qū)動三相步進電動機，封裝形式為本 16腳直插式。 P1口的三個引腳經(jīng)過光電隔離 /功率放大后，分別與電動機的 A、 B、 C三相連接。步序 導電相 工作狀態(tài) 數(shù)值（ 16進制） 程序的數(shù)據(jù)表 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) C B A TAB A 0 0 1 01H TAB0 DB01HA B 0 1 1 03H DB03H B 0 1 0 02H DB02H B C 1 1 0 06H DB06H C 1 0 0 04H DB04H C A 1 0 1 05H TAB5 DB05H v 把表中的數(shù)值按順序存入內(nèi)存的 EPROM中，并分別設(shè)定表頭的地址為 TAB0。 以上參數(shù)在主程序中給定。在以計算機為控制核心的經(jīng)濟型數(shù)控機床中采用軟件進行脈沖分配已形成趨勢。 v 隨著頻率增大，步進電動機負載能力下降，如圖 611所示，當某一相繞組通電時，三極管 VT1導通，繞組已經(jīng)加上電壓，但是繞組中的電流是按著指數(shù)規(guī)律上升，并將電源的一部分能量轉(zhuǎn)換成勢能存儲在繞組中，電流的時間常數(shù)為 Ti=Lm/R （ 65） 式中 Lm—— 步進電動機一相繞組的平均電感量； R—— 通電回路的電阻，包括繞組電阻，功率放大器輸出級的內(nèi)阻及串聯(lián)電阻。為了提高步進電動機的動態(tài)特性，必須使電流波形前后沿更陡些。這種驅(qū)動電源線路簡單，供放元件小，成本低，但功耗大，只適用于小功率的步進電動機。這種電源的電動機繞組不需串聯(lián)電阻，電源功耗小，電流波形得到了很大改善矩平特性很好。 v 近年來國內(nèi)已研制了數(shù)十種塑料基體的復合材料用于機床導軌，其中比較引人注目的為應(yīng)用較廣的填充 PTEE（聚四氟乙烯）軟帶材料，例如美國霞板（ Shanban）公司的得爾塞（ TurciteB）塑料導軌軟帶及我國的 TSF軟帶。 2) 動、靜摩擦系數(shù)相近 運動平穩(wěn)性和爬行性能較鑄鐵導軌副好。 6) 維護修理方便 軟帶耐磨，損壞后更換容易。在設(shè)計機床導軌尺寸時，應(yīng)根據(jù)滑動速度 v與比壓 p之值按圖 728所示 pv線圖選取，使 p與 v的交點處于曲線的下方。在機床導軌上使用時，在任何情況下的變形率都應(yīng)低于 1%。? 貼塑導軌的其他性能 TurciteB軟帶粘結(jié)剪切強度高達7Mpa；彈性模量小于金屬材料，可防止振動，減少噪音；導軌副的磨損量小，若采用定時定量潤滑，可進一步提高導軌的使用壽命。槽深一般可選軟帶厚度的 1/2～ 2/3。對磨導軌面硬度要求在 25HRC以上。粘接層厚度 ，接觸壓力為 ～ 。然后檢查動靜導軌的接觸精度，讓導軌副對研或機械加工，并刮削到接觸面的斑點符合要求（著色點面積達 50%以上）為止。 三、交流伺服電動機驅(qū)動簡介v 支流伺服電動機具有很多優(yōu)點，但它由于裝有電刷和換向片，尺寸較大且必須定期維修，特別是受換向器限制，容量較小，電樞電壓較低，很多特性參數(shù)隨速度而變化，因而限制了支流伺服電動機高速度、大容量的發(fā)展。定子省去了鑄造件殼體，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量小。因此交流伺服電動機以其高性能、大容量得到了廣泛的應(yīng)用。為此，對位置檢測裝置提出如下要求： (1) 在機床工作臺移動范圍內(nèi)，能滿足精度和速度的要求。運動速度為0~24m/min。典型的檢測元件有感應(yīng)同步器、光柵、磁尺等。數(shù)字式測量的特點是： 1) 被測量量化成脈沖個數(shù)，便于顯示和處理； 2) 測量精度取決于測量單位，與量程基本無關(guān)（當然也有積累誤差）； 3) 測量裝置比較簡單，脈沖信號抗干擾能力強。如用旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器等。v 間接測量是通過與工作臺直線運動相關(guān)聯(lián)的回轉(zhuǎn)運動間接地測量工作臺的直線位移，檢測裝置常用旋轉(zhuǎn)變
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