數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)與監(jiān)測(cè)講義(存儲(chǔ)版)
【正文】 流二級(jí)管正相電阻等v 這使得繞組中電流只能緩慢的增加和下降，即電流波形有不陡的前沿和后沿。為了彌補(bǔ)這些缺點(diǎn)，常采用高低壓切換型電源。 TurciteB自潤(rùn)滑復(fù)合材料是在聚四氟乙烯中填充 50%的青銅粉，據(jù)稱還加有二硫化鉬、玻璃纖維和氧化物制成帶狀復(fù)合材料。 7) 經(jīng)濟(jì)性好 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，約為滾動(dòng)導(dǎo)軌成本的 1/20，為三層復(fù)合材料 DU導(dǎo)軌成本的 1/4。因此，在設(shè)計(jì)機(jī)床導(dǎo)軌尺寸時(shí)應(yīng)注意減小導(dǎo)軌的比壓，以獲得較高的運(yùn)動(dòng)精度。如加工成平面，要在兩邊臨時(shí)粘接幾個(gè)等高墊塊，防止粘接軟帶加壓時(shí)移位。粘貼好之后，把運(yùn)動(dòng)部件翻轉(zhuǎn)就位扣壓在靜導(dǎo)軌上，利用運(yùn)動(dòng)部件自身重量或外加一定重量，使固化壓力達(dá) ～ 。v 70年代以來，隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，特別是矢量控制技術(shù)的應(yīng)用，使得交流伺服電動(dòng)機(jī)具備了調(diào)速范圍寬、穩(wěn)速、精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快以及良好的技術(shù)性能。v 交流伺服電動(dòng)機(jī)提高其性能的關(guān)鍵在于解決對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的控制與驅(qū)動(dòng)，目前采用的是一種新的控制方法，利用微機(jī)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)作矢量變換控制。 (2) 在機(jī)床的工作環(huán)境下，能可靠地工作，亦即受溫度影響小，抗干擾能力強(qiáng)，并能長(zhǎng)期保持精度。v模擬式測(cè)量是將被測(cè)量用連續(xù)的變量（如相位變化、電壓幅值變化）來表示的。間接測(cè)量使用可靠方便，無長(zhǎng)限制，其缺點(diǎn)是測(cè)量信號(hào)加入了直線轉(zhuǎn)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈誤差，從而影響測(cè)量精度。缺點(diǎn)是檢測(cè)裝置要和行程等長(zhǎng)，這對(duì)大型數(shù)控機(jī)床是一個(gè)很大的限制。其典型的檢測(cè)裝置如光柵位移測(cè)量裝置。~177。轉(zhuǎn)子采用具有精密磁極形狀的永久磁鐵，因而可得到高的轉(zhuǎn)矩 /慣量比。v 貼塑導(dǎo)軌有逐漸取代滾動(dòng)導(dǎo)軌的趨勢(shì)，不僅適用于數(shù)控機(jī)床，而且還適用于其他各種類型機(jī)床導(dǎo)軌，它在舊機(jī)床修理和數(shù)控化改裝中可以減少機(jī)床結(jié)構(gòu)的修改，因而更加擴(kuò)大了塑料導(dǎo)軌的應(yīng)用領(lǐng)域。? 粘接及加工 粘接時(shí)，將該牌號(hào)軟帶指定的膠粘劑按規(guī)定工藝用刮刀分別涂布于軟帶表面和粘接軟帶導(dǎo)軌面上，使膠層中央略高于四周。粘貼工藝如下：? 金屬導(dǎo)軌平面加工 粘貼軟帶的導(dǎo)軌面可刨或可銑加工成兩邊帶支邊的表面粗糙度 Ra25ηm～ 平面，槽邊各留 3mm～ 10mm寬的擋邊。C時(shí)其變形不得超過原有厚度的5%。 5) 化學(xué)穩(wěn)定性好 耐磨、耐低溫，耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑及各種有機(jī)溶液。塑料導(dǎo)軌多與鑄鐵導(dǎo)軌或淬硬鋼導(dǎo)軌相配使用。二極管 VD及串聯(lián)電阻 R1形成放電回路，繞組斷電速度放慢，減小電動(dòng)勢(shì)，保護(hù)三極管VT1。過去常采用高低壓驅(qū)動(dòng)電源，現(xiàn)在則多采用恒流斬波和調(diào)頻調(diào)壓等形式的驅(qū)動(dòng)電源。v 子程序的如口、出口如下： 入口： R6：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步數(shù)； R5：正反轉(zhuǎn)控制， R5=0時(shí)為正， R50或 R50時(shí)為反； R7： TAB數(shù)據(jù)表指針。圖 69所示是一個(gè) 8031單片機(jī)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路接口的框圖。脈沖分配有兩種方式：一種是硬件脈沖分配，另一種是軟件分配，是由計(jì)算機(jī)的軟件完成的。2π 工作臺(tái)克服負(fù)載 Fa、位移 δ所做的功 Wa=Fa*δ 根據(jù)能量守恒 WDη=Wa 得 Tq=360176。一般不允許步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在共振頻率下運(yùn)行。 頻率選擇時(shí)因滿足下式 ft≥[fop] (64)v式中 ft—— 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)極限起動(dòng)頻率； [fop]—— 要求步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最高起動(dòng)頻率。 起動(dòng)頻率和起動(dòng)特性v起動(dòng)頻率是指步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不失步起動(dòng)所能施加的最高控制脈沖頻率。v 當(dāng)多相通電時(shí)，矩角特性可由單項(xiàng)矩角特性以矢量和的方式算出，當(dāng)繞組數(shù)大于 3時(shí)，多相通電多數(shù)能提高靜態(tài)轉(zhuǎn)矩（見表 62）。累積誤差是指轉(zhuǎn)子從任意位置開始，經(jīng)過任意步后，轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之間的最大值。反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用普遍，結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單，是我們分析的重點(diǎn)對(duì)向。給一個(gè)電脈沖信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就回轉(zhuǎn)一個(gè)固定的角度，稱為一步，所以稱為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 伺服電動(dòng)機(jī)是伺服系統(tǒng)的重要驅(qū)動(dòng)元件。精密加工的數(shù)控機(jī)床要求定位和輪廓切削精度都比較高，一般允許偏差在~，甚至到 。位置控制調(diào)節(jié)器 速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)檢測(cè)與反饋單元位置控制單元 速度控制單元++ 電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件CNC插補(bǔ)指令實(shí)際位置反饋實(shí)際速度反饋v 在前向控制通道的基礎(chǔ)上在加上直接檢測(cè)最終輸出的反饋控制通道就形成了閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng)。v 伺服系統(tǒng)的控制方法主要分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種控制方法。數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)主要有兩種：一種是進(jìn)給伺服系統(tǒng)，它控制機(jī)床各坐標(biāo)軸的切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以直線運(yùn)動(dòng)為主；另一種是主軸伺服系統(tǒng)，它控制主軸的切削運(yùn)動(dòng)，以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主。由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿副的結(jié)構(gòu)就是開環(huán)控制系統(tǒng)的實(shí)例。數(shù)控機(jī)床的最高移動(dòng)速度，跟蹤速度，定位精度等重要的指標(biāo)都取決于伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性。較為先進(jìn)的機(jī)床可以獲得更大的調(diào)速范圍。交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)是機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的一個(gè)方向。以后其積累誤差為 “0”。定子上有 A、 B、 C三對(duì)磁極，在相對(duì)應(yīng)的磁極上繞有 A、 B、 C三向控制繞組。v當(dāng)轉(zhuǎn)子受到外力的作用后，轉(zhuǎn)子齒要偏離初始位置，這時(shí)定轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生的定子轉(zhuǎn)矩用以克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩，直到相互平衡，轉(zhuǎn)子停在一個(gè)心的平衡點(diǎn)，這時(shí)轉(zhuǎn)子齒所偏離的角度成為失調(diào)角 θe。當(dāng)電動(dòng)機(jī)所帶的負(fù)載 T1＜ Tq時(shí)， A相通電，轉(zhuǎn)子的平衡點(diǎn)轉(zhuǎn)到 m處，在此點(diǎn) Tam﹦ T1；當(dāng)由 A相切換到 B相時(shí)， B相在 m點(diǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩 TbmTam，在電磁轉(zhuǎn)矩作用下，轉(zhuǎn)過一個(gè)步矩角到達(dá)新的平衡位置 n，此時(shí)， Tbn=T1。例如 70BF3型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)頻率是1400Hz，當(dāng)負(fù)載為最大轉(zhuǎn)矩 Tmax的 ，起動(dòng)頻率下降到 50Hz。當(dāng)輸入的脈沖時(shí)間間隔大于電動(dòng)機(jī)振蕩衰減時(shí)間時(shí)，第二個(gè)脈沖還沒到來時(shí)，前一次的脈沖已經(jīng)完畢，轉(zhuǎn)子處在穩(wěn)定位置，其運(yùn)行過程如圖 68a所示，每一步都和單步運(yùn)動(dòng)一樣。工作臺(tái)的縱向軸是
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