數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)-展示頁
2025-07-04 23:15本頁面
【正文】 件殼體，比直流電動機在外形尺寸上減少了50%，重量減輕近60%，轉子慣量減至20%。隨著大規(guī)模集成電路、計算機控制技術及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展與應用，80年代交流伺服驅動技術取得了突破性地進展，使得交流伺服電動機具備了調速范圍寬、穩(wěn)速、精度高、動態(tài)響應快以及其它良好的技術性能。 3. 交流伺服電動機 盡管直流伺服電動機具有優(yōu)良的調速性能，但直流電動機存在著不可避免的缺點：它的電刷和換向器易磨損，需經(jīng)常維護；另外換向時易產(chǎn)生火花，使電機的最高轉速受到限制，也使應用環(huán)境受到限制。 大慣量直流電動機盡管有上述優(yōu)點，但仍有不如其它驅動元件的地方，如運行調整不如步進電動機簡便；快速響應性能不如小慣量電動機。這種電動機機械特性和調速特性的線性度好，所以調速范圍寬而運轉平穩(wěn)。另外，電動機的定子采用矯頑力很高的鐵氧體永磁材料，可使電動機過載10倍而不會去磁，這就顯著地提高了電動機的瞬間加速力矩，改善了動態(tài)響應，加減速特性好。由于大慣量直流電動機的轉子有槽，熱容量大，同時采用了冷卻措施后，提高了散熱能力。這種電動機低速時輸出轉矩大，能滿足數(shù)控機床經(jīng)常在低速進給時進給量大、轉矩輸出大的特點，如能在1 r/ r/min下平穩(wěn)運轉。可以和機床的進給絲杠直接連接，省掉了減速機構，故可使機床結構簡單，即避免了齒輪等傳動機構產(chǎn)生的噪聲和振動，又提高了加工精度。因此，可歸納為以下特點： 1）轉子慣量大。小慣量電動機是從減小電動機轉動轉量來提高電動機的快速性，而大慣量電動機則是在維持一般直流電動機轉動慣量的前提下，盡量提高轉矩的方法來改善其動態(tài)特性。在結構上和常規(guī)的直流電動機相似，其工作原理相同。（2）大慣量直流電動機。且調速范圍大，運轉平穩(wěn)，適用于頻繁起動與制動，要求有快速響應（如數(shù)控鉆床、沖床等點定位）的場合。以此表現(xiàn)為轉子的轉動慣量小，僅為普通直流電動機的1/10左右。在進給伺服機構中使用的是經(jīng)過改進結構，提高其特性的大功率直流伺服電動機，主要有以下兩種類型：（1）小慣量直流電動機。首先，一般直流電動機轉子的轉動慣量過大，而其輸出轉矩則相對較小。直流進給伺服電動機就其工作原理來說，雖然與普通直流電動機相同。與閉壞系統(tǒng)相比，它沒有位置速度反饋回路，控制系統(tǒng)簡單，成本大大降低，與機床配接容易，使用方便，因而在對精度、速度要求不十分高的中小型數(shù)控機床上得到了廣泛地應用。在無脈沖輸入時，步進電動機的轉子保持原有位置，處于定位狀態(tài)。當電脈沖連續(xù)不斷地輸入，步進電動機便跟隨脈沖一步一步地轉動，步進電動機的角位移量和輸入的脈沖個數(shù)嚴格成正比例，在時間上與輸入脈沖同步。當有一個電脈沖輸入時，步進電動機就回轉一個固定的角度，這角度稱為步距角，一個步距角就是一步，所以這種電動機稱為步進電動機。數(shù)控機床進給模塊之機械部件裝配一．進給傳動系統(tǒng)圖縱向和橫向進給傳動系統(tǒng)圖二． 系統(tǒng)圖的主要構造和功用 電動機：1. 步進電動機步進電動機是一種將電脈沖信號轉換成機械角位移的驅動元件。步進電動機是一種特殊的電動機，一般電動機通電后都是連續(xù)轉動的，而步進電動機則有定位與運轉兩種狀態(tài)。又由于它輸入的是脈沖電流，也稱作脈沖電動機。因此，只需控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機繞組的通電順序，便可獲得所需轉角、轉速和方向。步進電動機的調速范圍廣、慣量小、靈敏度高、輸出轉角能夠控制，而且有一定的精度，常用作開環(huán)進給伺服系統(tǒng)的驅動元件。 2. 直流伺服電動機 由于數(shù)控機床對進給伺服驅動裝置的要求較高，而直流電動機具有良好的調速特性，因此在半閉壞、閉壞伺服控制系統(tǒng)中，得到較廣泛地使用。然而，由于機械加工的特殊要求，一般的直流電動機是不能滿足需要的。這樣，它的動態(tài)特性就比較差，尤其在低速運轉條件下，這個缺點就更突出。主要結構特點是其轉子的轉動慣量盡可能小，因此在結構上與普通電動機的最大不同是轉子做成細長形且光滑無槽。因此，響應特別快，機電時間常數(shù)可以小于10 ms，與普通直流電動機相比，轉矩與慣量之比要大出40~50倍。但由于其過載能力低，并且電動機的自身慣量比機床相應運動部件的慣量小，因此應用時都要經(jīng)過一對中間齒輪副，才能與絲杠相連接，在某些場合也限制了它廣泛地使用。又稱寬調速直流電動機，是在小慣量電動機的基礎上發(fā)展起來的。當電樞線圈通過直流電流時，就會在定子磁場的作用下，產(chǎn)生帶動負載旋轉的電轉矩。它既具有一般直流電動機便于調速、機械特性較好的優(yōu)點，又具有小慣量直流電動機的快速響應性能。這種電動機的轉子具有較大的慣量，容易與機床匹配。 2）低速性能好。 3）過載能力強、動態(tài)響應好。因此可以過載運行30分鐘。 4）調速范圍寬。一般調速范圍可達1∶10000以上。這種驅動系統(tǒng)可直接接有高精度檢測元件，如一些測量轉速和轉角等檢測元件，實現(xiàn)半閉壞、閉環(huán)伺服系統(tǒng)的精確定位。而且，直流電動機結構復雜，制造成本高。交流電動機轉子慣量較直流電動機小，動態(tài)響應更好，在一般同樣體積下，交流電動機的輸出功率可比直流電動機提高10%~70%，因此交流電動機可選得大一些，以達到更高的電壓與轉速。定子鐵芯較一般電動機開槽多且深，絕緣可靠，磁場均勻。因而傳給機械部分的熱量少，提高了整個系統(tǒng)的可靠性。因此交流伺服電動機可得到比直流伺服電動機更硬的機械性能和寬的調速范圍，交流伺服以其高的性能、大容量得到了廣泛地應用。對交流伺服電動機的調速，目前用得較多的是計算機對交流電動機磁場作矢量變換控制，其基本原理是把交流電動機等效為直流電動機，從而使交流電動機像直流電動機一樣進行有效地控制。1. 滾珠絲杠螺母副傳動 為了提高數(shù)控機床進給系統(tǒng)的快速響應性能和運動精度，必須減少運動件的摩擦阻力和動靜摩擦力之差。(1）滾珠絲杠副的工作原理。其結構原理示意如圖，圖中絲杠和螺母上都加工有弧形螺旋槽，將它們套裝在一起時，這兩個圓弧形的螺旋槽對合起來就形成了螺旋滾道，并在滾道內裝滿滾珠。為了防止?jié)L珠從螺母中滾出來，在螺母
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