數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)-文庫吧資料
2025-01-04 16:30本頁面
【正文】 。采用單、雙拍通電方式時(shí)，步距角要比單拍通電方式減少一半。所以這種通電方式下，三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角 。在單三拍通電方式中，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每經(jīng)過一拍，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的步距角。在這種通電方式時(shí)，定子三相繞組需經(jīng)過六次切換才能完成一個(gè)循環(huán)，故稱為“六拍”，而且在通電時(shí)，有時(shí)是單個(gè)繞組接通，有時(shí)又為兩個(gè)繞組同時(shí)接通，因此稱為三相六拍。這時(shí)通電順序?yàn)?A— AB— B— BC— B—CA— A，或?yàn)?A— AB— C— CB— BA— A。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理及特性 ?步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 ? 用于數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要有兩類，即反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)也稱為磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。目前，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，一般采用開環(huán)控制結(jié)構(gòu)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電脈沖頻率成正比，通過改變脈沖頻率就可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 ③改變定子供電頻率 f1（變頻調(diào)速）。 交流伺服電動(dòng)機(jī) 交流伺服電動(dòng)機(jī) ?永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)的性能 交流伺服電動(dòng)機(jī) ?交流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)速 ?異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為： ?調(diào)節(jié)交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可采用以下幾種方法： ①改變磁極對(duì)數(shù) p（變極調(diào)速）。轉(zhuǎn)子由多塊永久磁鐵和鐵心組成，氣隙磁密較高，極數(shù)較多。其中定子有齒槽，內(nèi)有三相繞組，形狀與普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子相同。異步型交流伺服電動(dòng)機(jī)指交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，有三相和單相之分，也有籠型和線繞式之分，通常采用籠型三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜，但不能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)大范圍平滑調(diào)速，必須從電網(wǎng)吸收滯后的勵(lì)磁電流，會(huì)降低電網(wǎng)的功率因數(shù)；同步型交流伺服電動(dòng)機(jī)指永磁式交流伺服電動(dòng)機(jī)，雖較感應(yīng)電動(dòng)機(jī)復(fù)雜，但運(yùn)行可靠、效率較高，缺點(diǎn)是體積大、啟動(dòng)特性欠佳。交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣量較直流伺服電動(dòng)機(jī)小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，在同樣體積下，交流伺服電動(dòng)機(jī)輸出功率可比直流伺服電動(dòng)機(jī)提高 10％ ~70％。一般采用調(diào)節(jié)電樞供電電壓 U和調(diào)節(jié)勵(lì)磁磁通 Φ （僅限于電磁式）的方法來調(diào)節(jié)直流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，分別稱為調(diào)壓調(diào)速和調(diào)磁調(diào)速。直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與普通直流電動(dòng)機(jī)相同，只是為滿足快速響應(yīng)的要求，結(jié)構(gòu)上細(xì)長一些。為使所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩保持恒定方向，需要采用機(jī)械方式（電刷、換向片）換向。永磁式的磁極由永磁材料制成，電磁式（它勵(lì)式）的磁極由沖壓硅鋼片疊壓而成，需要在勵(lì)磁線圈中通直流電流才能產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。定子磁場(chǎng)由定子的磁極產(chǎn)生。根據(jù)所配電動(dòng)機(jī)不同，分為步進(jìn)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三大類。 ? 電氣伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)全部采用電子器件和電機(jī)部件，操作和維護(hù)方便、可靠性高、噪聲小、無污染，早期的電氣伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在低轉(zhuǎn)速輸出力矩和反應(yīng)速度方面明顯比不上電液伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過對(duì)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)線路的不斷改進(jìn)，這方面的性能已經(jīng)大大改善。電液伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在低轉(zhuǎn)速下可以輸出很大的力矩，并具有剛性好、反應(yīng)快和速度平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成與分類 （ 2）進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) ? 早期多采用電液伺服驅(qū)動(dòng)方式，其伺服執(zhí)行元件采用液壓元件，前級(jí)為電氣元件，驅(qū)動(dòng)元件為液動(dòng)機(jī)和液壓缸。 ? 數(shù)控裝置必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制軟件來完成主軸轉(zhuǎn)速的調(diào)整。由于在端面加工過程中，刀具要不斷地作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而使刀具的切削直徑逐漸減?。ゴ策€應(yīng)考慮砂輪磨損造成的直徑減?。?。即在每次螺紋切削進(jìn)給前，刀具必須經(jīng)過零位脈沖定位后才能切削，以確保刀具在工件圓周同一點(diǎn)切入。 3）主軸絕對(duì)位置定位 ? 脈沖編碼器的零位脈沖信號(hào) C，剛好對(duì)應(yīng)主軸旋轉(zhuǎn)一圈，可用于主軸絕對(duì)位置定位檢測(cè)和控制。在主軸上安裝的脈沖編碼器可以檢測(cè)主軸轉(zhuǎn)角、相位、零位等信號(hào)，在主軸旋轉(zhuǎn)過程中，脈沖編碼器不斷向數(shù)控裝置發(fā)送脈沖信號(hào)，根據(jù)插補(bǔ)計(jì)算結(jié)果，控制進(jìn)給坐標(biāo)軸伺服系統(tǒng)，使進(jìn)給量與主軸轉(zhuǎn)速保持螺紋加工所需的比例關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)螺紋的精確加工。 主軸與進(jìn)給軸關(guān)聯(lián)控制 （ 2）主軸旋轉(zhuǎn)與軸向進(jìn)給的關(guān)聯(lián)控制 ? 以螺紋切削加工為例，介紹數(shù)控系統(tǒng)主軸旋轉(zhuǎn)與軸向進(jìn)給的關(guān)聯(lián)控制功能。最常用的碼制為二進(jìn)制循環(huán)碼。的角位移，必須使用有多個(gè)碼盤的絕對(duì)式脈沖編碼器。 ~360176。 脈沖編碼器 ? 絕對(duì)式脈沖編碼器 ：碼盤每一轉(zhuǎn)角位置都刻有表示該位置的惟一代碼，通過讀取碼盤之值即可直接獲得主軸的角度坐標(biāo)。增量式脈沖編碼器輸出兩個(gè)相位差 90176。這種編碼器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用最廣泛。 電氣準(zhǔn)停 ?采用電氣準(zhǔn)?？刂朴腥缦聝?yōu)點(diǎn)： ? 簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu) ? 縮短準(zhǔn)停時(shí)間 ? 可靠性增大 ? 性能價(jià)格比提高 四、主軸與進(jìn)給軸關(guān)聯(lián)控制 ?主軸與進(jìn)給軸關(guān)聯(lián)控制一般通過脈沖編碼器來實(shí)現(xiàn)。 ? 機(jī)械準(zhǔn)停： ? 電氣準(zhǔn)停 電氣準(zhǔn)停 1）磁傳感器準(zhǔn)停 電氣準(zhǔn)停 2）編碼器主軸準(zhǔn)停 電氣準(zhǔn)停 3）數(shù)控系統(tǒng)準(zhǔn)停 ?注意問題： ①數(shù)控系統(tǒng)須具有主軸位置閉環(huán)控制功能。即使讓刀，刀具也必須能夠準(zhǔn)確定位。 三、主軸準(zhǔn)停控制 ? 主軸準(zhǔn)停功能指控制主軸準(zhǔn)確停在固定位置的功能，又稱為主軸定位功能，是數(shù)控加工過程中自動(dòng)換刀所必需的功能。但如果速度過高，會(huì)產(chǎn)生大量的摩擦熱。數(shù)控機(jī)床常使用無滑環(huán)摩擦片式電磁離合器和牙嵌式電磁離合器。其缺點(diǎn)是體積較大，產(chǎn)生的磁通易使機(jī)械零件磁化。液壓撥叉變擋機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，不但需要附加一套液壓裝置，還需將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電磁閥動(dòng)作，控制壓力油分至相應(yīng)的液壓缸。最簡(jiǎn)單的二位液壓缸實(shí)現(xiàn)雙聯(lián)齒輪變速。 主軸分段無極變速及控制 （ 2）自動(dòng)換擋控制 ? 自動(dòng)變速動(dòng)作控制時(shí)序如圖 ?？刂七^程中，數(shù)控系統(tǒng)將根據(jù)當(dāng)前 S指令值，自動(dòng)判斷擋位，向 PLC輸出相應(yīng)的 M41~M44指令，由 PLC控制變換齒輪位置；數(shù)控裝置同時(shí)輸出相應(yīng)的模擬電壓或數(shù)字信號(hào)設(shè)定對(duì)應(yīng)的速度。數(shù)控系統(tǒng)一般均提供 4擋自動(dòng)變速功能，而數(shù)控機(jī)床通常使用兩擋即可滿
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