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伺服電機及驅(qū)動系統(tǒng)在機床中的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢畢業(yè)論文(完整版)

2025-04-14 18:05上一頁面

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【正文】 服控制成為可能。數(shù)字伺服可實現(xiàn)一機多用,如做速 度、力矩、位置控制。 附圖中的主要成分變化多樣,其中任何部分的變化都可構(gòu)成不同種類的伺服系統(tǒng)。這就為數(shù)控機床的升級以及革新留下了很多的空間。網(wǎng)絡(luò)化伺服系統(tǒng)是工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)和全數(shù)字化交流伺服的有機結(jié)合,全數(shù)字化交流伺服技術(shù)可以使用戶根據(jù)負載狀況調(diào)整參數(shù),也省去了一些模擬回路所產(chǎn)生的漂移等不穩(wěn)定因素。國內(nèi)在基于異步電機交流伺服系統(tǒng)的研究比較晚,到目前為止還沒有產(chǎn)品問世。開環(huán)控制系統(tǒng)沒有反饋檢測元件和比較控制環(huán)節(jié), 這些是閉環(huán)控制系統(tǒng)必須的部分。在系統(tǒng)給定輸入后,能在短暫的調(diào)節(jié)之后達到新的平衡或是受到外界干擾作用下能迅速恢復(fù)原來的平衡狀態(tài)。計算機數(shù)字控制 CNC( Computer Numerical Control)系統(tǒng)是以微處理器技術(shù)為特征 ,并隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、通訊技術(shù)以及精密測量技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展完善的一種先進加工制造系統(tǒng)。并且具有轉(zhuǎn)矩過載能力,可克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。 這些問題的存在,限制了直流伺服系統(tǒng)在高精度、高性能要求伺服驅(qū)動場合的應(yīng)用。 特別在伺服定位領(lǐng)域里,目前交流伺服產(chǎn)品已經(jīng)是主流產(chǎn)品 。應(yīng)用主要在對材質(zhì)的受力有嚴格要求的纏繞和放卷的裝置中,例如饒線裝置或拉光纖設(shè)備,轉(zhuǎn)矩的設(shè)定要根據(jù)纏繞的半徑的變化隨時更改以確保材質(zhì)的受力不會隨著纏繞半徑的變化而改變。 就伺服驅(qū)動器的響應(yīng)速度來看,轉(zhuǎn)矩模式運算量最小,驅(qū)動器對控制信號的響應(yīng)最快 。若控制信號消失,只有勵磁繞組通入電流,伺服電機產(chǎn)生的磁場將是脈動磁場,轉(zhuǎn)子很快地停下來??梢园衙}動磁場看成兩個圓形旋轉(zhuǎn)磁場。定子上有兩個繞組,即勵磁繞組和控制繞組,兩個繞組在空間相差 90176。 但是,交流伺服電機必須具備一個性能,就是能克服交流伺服電機的所謂 “自轉(zhuǎn) ”現(xiàn)象,即無控制信號時,它不應(yīng)轉(zhuǎn)動,特別是當(dāng)它已在轉(zhuǎn)動時,如果控制信號消失,它應(yīng)能立即停止轉(zhuǎn)動。這兩個圓形旋轉(zhuǎn)磁場幅值不等(與原橢圓旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向相同的正轉(zhuǎn)磁場大,與原轉(zhuǎn)向相反的反轉(zhuǎn)磁場小),但以相同的速度,向相反的方向旋轉(zhuǎn)。在負載力矩和制動力矩的作用下使轉(zhuǎn)子迅速停止 必須指出,普通的兩相和三相異步電動機正常情況下都是在對稱狀 態(tài)下工作,不對稱運行屬于故障狀態(tài)。如果有更好的上位控制器,還可以用轉(zhuǎn)矩方式控制,把速度環(huán)也從驅(qū)動器上移開,這一般只是高端專用控制器才能這么干,而且,這時完全不需要使用伺服電機。位置模式也支持直接負載外環(huán)檢測位置信號,此時的電機軸端的編碼器只檢測電機轉(zhuǎn)速,位置信號就由直接的最終負載端的檢測裝置來提供了,這樣的優(yōu)點在于可以減少中間傳動過程中的誤差,增加了整個系統(tǒng)的定位精度。而傳統(tǒng)直流電動機采用的是機械式換向器,在應(yīng)用過程中面臨很多問題,如電刷和換向器易磨損,維護工作量大,成本高 。 b 調(diào)速范圍寬,目前大多數(shù)的交流伺服電機的變速比可以達到 1:5000,高性能的伺服電機的變速比已達 1:10000 以上。它是利用數(shù)字化的信息對機床及加工過程進行控制的一種方法。 數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)應(yīng)滿足以下基本要求 : a 精度高 數(shù)控機床不可能像傳統(tǒng)機床那樣用手動操作來調(diào)整和補償各種誤差,因此它要求很高的定位精度和重 復(fù)定位精度。 數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的基本組成如圖 2 所示。在交流伺服研究領(lǐng)域,日本、美國和歐洲的研究一直走在世界前列。以國內(nèi)來說,廣州數(shù)控的 DA98 屬于第一代也是劃時代的一種伺服驅(qū)動器,它是國內(nèi)第一臺全數(shù)字式交流伺服驅(qū)動裝置,它接受方向命令脈沖。 目前的伺服器驅(qū)動器內(nèi)部大多采用高速 DSP 處理器,推進了各種先進的運動控制算法在新型驅(qū)動器上的使用。數(shù)控機床中的伺服系統(tǒng)種類繁多,本文通過分析其 結(jié)構(gòu)及簡單歸分,對其技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢作簡要探討。同時可實現(xiàn) 弱磁高速控制,拓寬了系統(tǒng)的調(diào)速范圍,適應(yīng)了高性能 伺服驅(qū)動的要求。使用時可由用戶設(shè)定代碼與相關(guān)的數(shù)據(jù)即自動進入工作狀態(tài)。進給伺服但主要是以交流永磁同步伺服電機為主,由于其驅(qū)動控制器的復(fù)雜性,所以國產(chǎn)進給伺服主要是以 以下的小功率為主, 以上的仍是進口產(chǎn)品居多。而實現(xiàn)這些功能只有配置交流伺服主軸電機??梢灶A(yù)見隨著超高速切削、超精密加工、網(wǎng)絡(luò)制造 等先進制造技術(shù)的發(fā)展,具有網(wǎng)絡(luò)接口的全數(shù)字伺服系 統(tǒng)、直線電動機及高速電主軸等將成為數(shù)控機床行業(yè)的 關(guān)注的熱點 ,并成為伺服系統(tǒng)的發(fā)展方向。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! 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