數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)和常用驅(qū)動元件(編輯修改稿)
2025-01-19 01:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 運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)，即決定了步進電動機的最高轉(zhuǎn)速。其值遠大于啟動頻率 。（ 5）矩頻特性與動態(tài)轉(zhuǎn)矩 矩頻特性 T=F（ f ）描述步進電動機連續(xù)穩(wěn)定運行時，輸出轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運行頻率之間的關(guān)系。 該特性上每一個頻率對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩稱為動態(tài)轉(zhuǎn)矩。 圖 410 步進電動機的矩頻特性 圖 411 步進電動機驅(qū)動工作臺的典型結(jié)構(gòu)步進電動機的選擇—— 主要用于經(jīng)濟型數(shù)控或普通機床的數(shù)控化改造中。在選用時，應(yīng)根據(jù)驅(qū)動對象的轉(zhuǎn)矩、精度和控制特性來選擇。 （ 1）首先應(yīng)確定步進電動機的類型。 （ 2）根據(jù)機床的加工精度要求，選擇進給軸的脈沖當(dāng)量，如 。 （ 3）根據(jù)所選步進電動機的步距角、絲杠的螺距以及所要求的脈沖當(dāng)量，計算減速齒輪的降速比。 (4) 電動機的輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于負載轉(zhuǎn)矩 . (5) 帶載啟動頻率應(yīng)為空載啟動頻率的一半 . 圖 411步進電動機驅(qū)動工作臺的典型結(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 減小工作臺和絲杠折算到電動機軸上的慣量；③ 增大工作臺的推力。α—— 步進電動機的步距角（ 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的計算：P120n 傳動比選擇：n 齒輪傳動副降速比 i=Z1/Z2與 α、 ? 、 h之間有如下關(guān)系：n 例： ? = h = 6 mm α= 176。二、伺服電動機 直流伺服電機的工作原理是 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，直流伺服電機在 NC機床中廣泛采用 。 80年代后期，交流伺服電機成為主流。1．伺服電動機的性能（ 1）能夠平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動要小，低速無爬行現(xiàn)象。停止時，電磁轉(zhuǎn)矩要能鎖住伺服系統(tǒng)。（ 2）伺服電動機應(yīng)具有較長時間的過載能力。（ 3）應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動慣量和較大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。（ 4）伺服電動機應(yīng)具有頻繁啟動、制動和正、反轉(zhuǎn)的能力。 （ a） 直流電動機的結(jié)構(gòu)原理圖 （ b） 直流電動機的 電路原理圖 圖 412 直流電動機的工作原理圖taa 作用在電樞上的電壓 U應(yīng)等于反電勢與電樞壓降之和，即有電壓平衡方程： U = Ea + Ia Ra Ea = KeΦ n+—+調(diào)節(jié)直流電動機的轉(zhuǎn)速有三種方法： ① 改變電樞電壓 U↓。 調(diào)速范圍很寬，常用于進給驅(qū)動調(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)控機床主傳動調(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。 —— 具有較高的力矩 /慣量比 (1)小慣性直流伺服電機 響應(yīng)快，低速運轉(zhuǎn)穩(wěn)定而均勻，能頻繁啟動與制動。 過載能力低，自身慣量比機床相應(yīng)運動部件的慣量小 在早期的數(shù)控機床上應(yīng)用得比較多。 (2) 大慣量寬調(diào)速直流伺服電機 轉(zhuǎn)子直徑較大、力矩大，轉(zhuǎn)動慣量大，且能夠在較大過載轉(zhuǎn)矩時長時間地工作，因此可以直接與絲杠相連。 能夠在較低轉(zhuǎn)速下實現(xiàn)平穩(wěn)運行，最低轉(zhuǎn)速可以達到 1r／min， 甚至 0． 1r／ min。 目前數(shù)控機床廣泛采用這類電動機構(gòu)成閉環(huán)進給系統(tǒng)。 216。 過載倍數(shù)大，時間長； 216。 具有大的轉(zhuǎn)矩 /慣量比，電機的響應(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，調(diào)速范圍超過 10000；216。 帶有高精度的檢測元件 (速度和轉(zhuǎn)子位置檢測元件 )。 由于直流伺服電機具有優(yōu)良的調(diào)速性能， 80年代初至 90年代中，它的應(yīng)用一直占據(jù)主導(dǎo)地位。216。電刷、換向器易磨損，維護不便；216。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。5. 交流伺服電機 交流電機在結(jié)構(gòu)上克服直流伺服電機的缺點，同時又充分發(fā)揮了堅固耐用、經(jīng)濟可靠、動態(tài)響應(yīng)好，輸出功率大等優(yōu)點。 因此，在某些場合，交流伺服電機已逐漸取代直流伺服電機。1234圖 415 三相交流永磁同步電動機的橫剖面1— 定子 2— 永久磁鐵 3— 軸向通風(fēng)孔 4— 轉(zhuǎn)軸
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