數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)與監(jiān)測講義(已改無錯(cuò)字)
2023-03-18 20:04:17 本頁面
【正文】 脈沖分配器，系統(tǒng)減少了器件，降低了成本，也提高了系統(tǒng)的可靠性。 四、驅(qū)動(dòng)電源及速度控制v 環(huán)型脈沖分配器輸出的電流很小，必需經(jīng)過功率放大。過去常采用高低壓驅(qū)動(dòng)電源，現(xiàn)在則多采用恒流斬波和調(diào)頻調(diào)壓等形式的驅(qū)動(dòng)電源。 v 隨著頻率增大，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)負(fù)載能力下降，如圖 611所示，當(dāng)某一相繞組通電時(shí)，三極管 VT1導(dǎo)通，繞組已經(jīng)加上電壓，但是繞組中的電流是按著指數(shù)規(guī)律上升，并將電源的一部分能量轉(zhuǎn)換成勢能存儲在繞組中，電流的時(shí)間常數(shù)為 Ti=Lm/R （ 65） 式中 Lm—— 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一相繞組的平均電感量； R—— 通電回路的電阻，包括繞組電阻，功率放大器輸出級的內(nèi)阻及串聯(lián)電阻。v 當(dāng)繞組斷電，存儲于繞組中的勢能將以直線形式釋放出來，電流按指數(shù)規(guī)律下降，其時(shí)間常數(shù)為 Tu=Lm/Rd (66) 式中 Rd—— 放電回路電阻，它包括繞組，續(xù)流二級管正相電阻等v 這使得繞組中電流只能緩慢的增加和下降，即電流波形有不陡的前沿和后沿。當(dāng)輸入頻率較低時(shí)，每相繞組通電和斷電的周期 T較長，電流 I的波形比較接近于理想的矩行波，如圖 612a所示。當(dāng)頻率升高后，周期 T縮短，電流 I來不及上升到穩(wěn)定值就下降，電流的幅值降低，各相繞組電流幾乎同時(shí)存在，如圖 612b致使負(fù)載能力下降，嚴(yán)重時(shí)不能起動(dòng)。為了提高步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特性，必須使電流波形前后沿更陡些。v 在單一電壓型電源中，可以在繞組回路中串聯(lián)一個(gè)電阻 R0，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的電流增長的時(shí)間常數(shù)變小，為 Ti=Lm/R+Ro (67)v這樣，電流波形的上升沿變陡，消耗了一部分功率。為了使電流波形更陡，在電阻 Ro兩端并聯(lián)電容 C，由于電容上的電壓不能突變，在繞組通電瞬間相當(dāng)于 R0短路，電源電壓全部加在電動(dòng)機(jī)控制繞組上，電流迅速提高。二極管 VD及串聯(lián)電阻 R1形成放電回路，繞組斷電速度放慢，減小電動(dòng)勢，保護(hù)三極管VT1。這種驅(qū)動(dòng)電源線路簡單，供放元件小，成本低，但功耗大，只適用于小功率的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。為了彌補(bǔ)這些缺點(diǎn)，常采用高低壓切換型電源。v 圖 613a所示是一個(gè)高低壓切換型電源的原理圖，當(dāng)有輸入的控制型號 u后，三極管 VT1， VT2的基極有電壓輸入，使 VT1和 VT2導(dǎo)通，在高壓電源 u1的作用下，二極管 VD1承受反相電壓，使低電壓源不起作用。因此，電流 I可以迅速上升，當(dāng)?shù)竭_(dá) a點(diǎn)時(shí)，利用定時(shí)電路使 VT1截止，這時(shí)切換為低壓電源u2起作用，此時(shí)繞組中的電流如圖 613b中 ab短所示。這種電源的電動(dòng)機(jī)繞組不需串聯(lián)電阻，電源功耗小，電流波形得到了很大改善矩平特性很好。起動(dòng)和運(yùn)行頻率得到較大的提高。 v 雙電壓功放電路缺點(diǎn)是在高低連接處出現(xiàn)谷點(diǎn)，引起力矩在谷點(diǎn)時(shí)下降，而斬波型功放電路克服了這一缺點(diǎn)，并提高 二．塑料導(dǎo)軌v 鑲粘塑料導(dǎo)軌，已廣泛用于數(shù)控機(jī)床上，其摩擦系數(shù)小，且動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差很小，能防止低速爬行現(xiàn)象；耐磨性，抗撕傷能力強(qiáng)；加工性和化學(xué)穩(wěn)定性好，工藝簡單，成本低，并有良好的自潤滑性和抗震性。塑料導(dǎo)軌多與鑄鐵導(dǎo)軌或淬硬鋼導(dǎo)軌相配使用。 v 近年來國內(nèi)已研制了數(shù)十種塑料基體的復(fù)合材料用于機(jī)床導(dǎo)軌，其中比較引人注目的為應(yīng)用較廣的填充 PTEE（聚四氟乙烯）軟帶材料，例如美國霞板（ Shanban）公司的得爾塞（ TurciteB）塑料導(dǎo)軌軟帶及我國的 TSF軟帶。 TurciteB自潤滑復(fù)合材料是在聚四氟乙烯中填充 50%的青銅粉，據(jù)稱還加有二硫化鉬、玻璃纖維和氧化物制成帶狀復(fù)合材料。具有優(yōu)異的減磨、抗咬傷性能，不會損壞配合面，吸振性能好，低速無爬行，并可在干摩擦下工作。 v 塑料導(dǎo)軌軟帶與其他導(dǎo)軌相比，有以下特點(diǎn)： 1) 摩擦系數(shù)低而穩(wěn)定 比鑄鐵導(dǎo)軌副低一個(gè)數(shù)量級。 2) 動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相近 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和爬行性能較鑄鐵導(dǎo)軌副好。 3) 吸收振動(dòng) 具有良好的阻尼性。 4) 耐磨性好 有自身潤滑作用，無潤滑油也能工作。 5) 化學(xué)穩(wěn)定性好 耐磨、耐低溫，耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑及各種有機(jī)溶液。 6) 維護(hù)修理方便 軟帶耐磨，損壞后更換容易。 7) 經(jīng)濟(jì)性好 結(jié)構(gòu)簡單，成本低，約為滾動(dòng)導(dǎo)軌成本的 1/20，為三層復(fù)合材料 DU導(dǎo)軌成本的 1/4。v ? 貼塑導(dǎo)軌的摩擦特性 如圖 727所示的摩擦系數(shù)— 速度特性曲線可知，其動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相差很小，而且摩擦系數(shù) — 速度特性曲線的斜率是正斜率，并具有良好的自潤滑性，所以在短油或干摩擦下也不致拉傷導(dǎo)軌面。? 塑料導(dǎo)軌的 pv值 pv值是摩擦副的重要技術(shù)指標(biāo)。在設(shè)計(jì)機(jī)床導(dǎo)軌尺寸時(shí)，應(yīng)根據(jù)滑動(dòng)速度 v與比壓 p之值按圖 728所示 pv線圖選取，使 p與 v的交點(diǎn)處于曲線的下方。如滿足不了要求，可加大導(dǎo)軌面積，以降低比壓 p值來滿足要求，一般導(dǎo)軌的比壓 p=~。? 貼塑導(dǎo)軌的承載能力 TurciteB軟帶的變形小，在比壓 p為 14Mpa，溫度為 50176。C時(shí)其變形不得超過原有厚度的5%。在機(jī)床導(dǎo)軌上使用時(shí)，在任何情況下的變形率都應(yīng)低于 1%。因此，在設(shè)計(jì)機(jī)床導(dǎo)軌尺寸時(shí)應(yīng)注意減小導(dǎo)軌的比壓，以獲得較高的運(yùn)動(dòng)精度。此種軟帶的厚度有 、 。根據(jù)承載變形宜選用厚度小的規(guī)格，如考慮到加工余量，一般選用厚度為 (約 1/16)為宜。? 貼塑導(dǎo)軌的其他性能 TurciteB軟帶粘結(jié)剪切強(qiáng)度高達(dá)7Mpa；彈性模量小于金屬材料，可防止振動(dòng)，減少噪音；導(dǎo)軌副的磨損量小，若采用定時(shí)定量潤滑，可進(jìn)一步提高導(dǎo)軌的使用壽命。 v塑料導(dǎo)軌副多為塑料 /金屬。塑料軟帶一般粘貼在短的動(dòng)導(dǎo)軌上，不受導(dǎo)軌形式的限制，各種組合形式的滑動(dòng)導(dǎo)軌均可粘貼。粘貼工藝如下：? 金屬
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