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浅析数控加工中的电机及其伺服驱动

2014/4/4    来源:万方数据    作者:朱丽辉      
关键字:数控  加工  伺服驱动  控制  
伺服驱动系统是数控系统和机床的电气联接,它根据效控系统发出的控制信号对机床移动部件的位置和速度进行控制。从结构上主要由伺服电动机、撇动控制系统和位皿检侧装皿构成。伺服电机有步进电动机、直流何服电动机和交流伺服电动机。

0 前言

  我国目前已是一个“制造大国”,而且随着科学技术的发展.世界先进制造技术的不断成熟,对数控加工技术要求也越来越商,而作为数控机床的重要组成部分的控制电机及其伺服驭动系统在其中扮演了三要角色。

  伺服驱动系统是数控系统和机床的电气联接,它根据效控系统发出的控制信号对机床移动部件的位置和速度进行控制。从结构上主要由伺服电动机、撇动控制系统和位皿检侧装皿构成。伺服电机有步进电动机、直流何服电动机和交流伺服电动机。

1 控拐电机及其伺服奥动系统

  1.1 控制电机及开环伺服驭动系统

  开环何服系统执行尤件为步进电动机,它具有顶,起动、制动、快速定位、但有电刷、需要维护等特点。其作用将电脉冲信号转换为机械角位移。步进电动机可分为由阻式(即反应式)和永磁式两大类。另有一种混合式又称感应子式的步进电动机从控制的竟度看与永磁式区别不大。最常使用的三相绕组步进电动机.三相绕组形成6个磁极.转子由软进材料侧成,上有d个齿。当A扣绕组通电,而S,G相绕组均不通电时,由于磁通力图走磁组最小路径,使磁路盛阻最小,因此产生磁阻转矩使齿1、3的轴线与定子^相邀极对齐。在下一时刻给R相通电,断开A相供电将使转子齿2、4的轴线与B相磁极对齐,如按A-S--C---A…的顺序使三个绕组轮流通电将使得转子逆时针方向连续脸转。其控制电路分别由脉冲说食电路、加减脉冲分配电路、加减速电路、环形分配器、功率放大器组成。

  开环伺服系统工作原理而言:进给脉冲经过脉冲混合电路将脉冲进给、手动进给、手动回原点、误差补偿等混合为正向或负向脉冲进给信号,由加减脉冲分配电路将同时存在正向或负向脉冲合成为单一方向的进给脉冲,浪脉冲经加减速电璐将单一方向的进给脉冲阔橄为符合步进电机加减速特性的脉冲,然后由环形分配器,按步进电机的通电方式进行脉冲分配,再由功率放大器将此号将一定频串f,数量N和方向的进给脉冲转换为控制步进电机定子各相绕阻通断电状态变化的颧率、次致和顺序的功率信号。从而实现对工作台的位移、速度和运动方向的控制。进给脉冲个数、进给脉冲粗率、定子绕阻遴电顺序改变分别决定了工作台位移、工作台进给速度和工作台运动方向。

  1.2 应用

  步进式伺服裂动系统适用于加工精度要求不高经济皿的数控机床和老设备的改造中。提高伺眼酮动系统的精度,可采取以下措施。

  1.2.1 采用电气细分电跳

  把步进电机的一步分得再细一些,减小脉冲当t

  1.2.2 齿隙补偿(反向间原补偿)

  机械传动链在改变方向时,由于间晾的存在,会引起步进电机的空走;对实际间隙进行实测并保存,当工作台换向时增加轴出脉冲进行补偿。

  1.2.3 螺距误差补偿

  丝柱级距存在一定的误差,直接影响工作台的位里精皮。可以采取实侧丝杠全行程误差分布曲线.在相应位丘时根据误差分布进行补偿。

  1.3 控制电机及闭环何服妞动系统

  闭环伺服那动系统由执行元件、驱动控制单元、机床,以及反馈检侧单元、比较控制环节组成。T作台的实际位瓜经枪侧单元掩侧后在比较控制环节和指令渭号进行比较,两者的差值为伺服系统的跟随误差,经呢动控制单元,驰动和控制执行元件带动工作台精确运动。以下对闭环何服系统执行元件直流伺服电机和交流伺服电机做对比和分析。

责任编辑:陈浩
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