數(shù)控技術(shù)4(編輯修改稿)
2025-01-18 15:47 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 力矩 Tq啟動(dòng)頻率 fq空載時(shí)，步進(jìn)電機(jī)由靜止突然啟動(dòng)并進(jìn)入不丟步的正常運(yùn)行所允許的最高頻率。 空載啟動(dòng)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)定子繞組通電狀態(tài)變化的頻率必須小于啟動(dòng)頻率，才能正常啟動(dòng)。TT2023/3/9 星期二 24機(jī)床數(shù)控技術(shù)（ 4）連續(xù)運(yùn)行頻率 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)以后，其運(yùn)行速度能跟蹤指令脈沖頻率連續(xù)上升而不丟步的最高工作頻率。 連續(xù)運(yùn)行頻率是決定定子繞組通電狀態(tài)最高變化頻率的參數(shù)，即決定了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。其值遠(yuǎn)大于啟動(dòng)頻率 。2023/3/9 星期二 25機(jī)床數(shù)控技術(shù)（ 5）矩頻特性與動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩 矩頻特性 T=F（ f ）描述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運(yùn)行頻率之間的關(guān)系。 該特性上每一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩稱為動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。 圖 410 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的矩頻特性2023/3/9 星期二 26機(jī)床數(shù)控技術(shù) 圖 411 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的典型結(jié)構(gòu)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇——主要用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控或普通機(jī)床的數(shù)控化改造中。在選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)驅(qū)動(dòng)對(duì)象的轉(zhuǎn)矩、精度和控制特性來(lái)選擇。 （ 1）首先應(yīng)確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的類型。 （ 2）根據(jù)機(jī)床的加工精度要求，選擇進(jìn)給軸的脈沖當(dāng)量，如 。 （ 3）根據(jù)所選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角、絲杠的螺距以及所要求的脈沖當(dāng)量，計(jì)算減速齒輪的降速比。 (4) 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩 . (5) 帶載啟動(dòng)頻率應(yīng)為空載啟動(dòng)頻率的一半 .2023/3/9 星期二 27機(jī)床數(shù)控技術(shù) 圖 411步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的典型結(jié)構(gòu)采用減速齒輪的作用：① 容易配置出所要求的脈沖當(dāng)量；② 減小工作臺(tái)和絲杠折算到電動(dòng)機(jī)軸上的慣量；③ 增大工作臺(tái)的推力。α—— 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角（ 176。）；δ—— 脈沖當(dāng)量（ mm/脈沖）； h——絲杠螺距（ mm）根據(jù)所要求的脈沖當(dāng)量 δ，齒輪減速比 i=Z1/Z2的計(jì)算：P1202023/3/9 星期二 28機(jī)床數(shù)控技術(shù)n 傳動(dòng)比選擇：n 齒輪傳動(dòng)副降速比 i=Z1/Z2與 α、 ? 、 h之間有如下關(guān)系：n 例： ? = h = 6 mm α= 176。2023/3/9 星期二 29機(jī)床數(shù)控技術(shù)二、伺服電動(dòng)機(jī) 直流伺服電機(jī)的工作原理是 建立在電磁力和電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)上的 。 20世紀(jì) 70~80年代中期，直流伺服電機(jī)在 NC機(jī)床中廣泛采用 。 80年代后期，交流伺服電機(jī)成為主流。2023/3/9 星期二 30機(jī)床數(shù)控技術(shù)1．伺服電動(dòng)機(jī)的性能（ 1）能夠平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)要小，低速無(wú)爬行現(xiàn)象。停止時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩要能鎖住伺服系統(tǒng)。（ 2）伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有較長(zhǎng)時(shí)間的過載能力。（ 3）應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。（ 4）伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)和正、反轉(zhuǎn)的能力。 2023/3/9 星期二 31機(jī)床數(shù)控技術(shù)（ a） 直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖 （ b） 直流電動(dòng)機(jī)的 電路原理圖 圖 412 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖taa 作用在電樞上的電壓 U應(yīng)等于反電勢(shì)與電樞壓降之和，即有電壓平衡方程： U = Ea + Ia Ra Ea = KeΦ n+—+2023/3/9 星期二 32機(jī)床數(shù)控技術(shù)調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有三種方法： ① 改變電樞電壓 U↓。 調(diào)速范圍很寬，常用于進(jìn)給驅(qū)動(dòng)調(diào)速。 ② 改變磁通量 Φ↓（ Rj ↑） 。這種方法由于激磁回路的電感較大，導(dǎo)致調(diào)速的快速性變差，但速度調(diào)節(jié)容易控制，用于數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)調(diào)速。 ③ 在電樞回路中串聯(lián)調(diào)節(jié)電阻 Rt， 這種方法的損耗大，且轉(zhuǎn)速只能調(diào)低，故不經(jīng)濟(jì)。 2023/3/9 星期二 33機(jī)床數(shù)控技術(shù) —— 具有較高的力矩 /慣量比 (1)小慣性直流伺服電機(jī) 響應(yīng)快，低速運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定而均勻，能頻繁啟動(dòng)與制動(dòng)。 過載能力低，自身慣量比機(jī)床相應(yīng)運(yùn)動(dòng)部件的慣量小 在早期的數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用得比較多。 (2) 大慣量寬調(diào)速直流伺服電機(jī) 轉(zhuǎn)子直徑較大、力矩大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，且能夠在較大過載轉(zhuǎn)矩時(shí)長(zhǎng)時(shí)間地工作，因此可以直接與絲杠相連。 能夠在較低轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行，最低轉(zhuǎn)速可以達(dá)到 1r／min， 甚至 0． 1r／ min。 目前數(shù)控機(jī)床廣泛采用這類電動(dòng)機(jī)構(gòu)成閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)。 2023/3/9 星期二 34機(jī)床數(shù)控技術(shù)216。 過載倍數(shù)大，時(shí)間長(zhǎng)； 216。 具有大的轉(zhuǎn)矩 /慣量比，電機(jī)的響應(yīng)速度快；216。 調(diào)速范圍大，與高性能的速度控制單元組成速度控制系統(tǒng)時(shí)，調(diào)速范圍超過 10000；216。 帶有高精度的檢測(cè)元件 (速度和轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)元件
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