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數控機床的伺服系統和常用驅動元件(編輯修改稿)

2026-01-19 01:55 本頁面

　

【文章內容簡介】運行頻率是決定定子繞組通電狀態最高變化頻率的參數，即決定了步進電動機的最高轉速。其值遠大于啟動頻率。（ 5）矩頻特性與動態轉矩矩頻特性 T=F（ f ）描述步進電動機連續穩定運行時，輸出轉矩與連續運行頻率之間的關系。該特性上每一個頻率對應的轉矩稱為動態轉矩。圖 410 步進電動機的矩頻特性圖 411 步進電動機驅動工作臺的典型結構步進電動機的選擇—— 主要用于經濟型數控或普通機床的數控化改造中。在選用時，應根據驅動對象的轉矩、精度和控制特性來選擇。（ 1）首先應確定步進電動機的類型。（ 2）根據機床的加工精度要求，選擇進給軸的脈沖當量，如。（ 3）根據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量，計算減速齒輪的降速比。 (4) 電動機的輸出轉矩應大于負載轉矩 . (5) 帶載啟動頻率應為空載啟動頻率的一半 . 圖 411步進電動機驅動工作臺的典型結構采用減速齒輪的作用：① 容易配置出所要求的脈沖當量；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—— 脈沖當量（ mm/脈沖）； h—— 絲杠螺距（ mm）根據所要求的脈沖當量 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的基礎上的。 20世紀 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）能夠平穩運轉，轉矩波動要小，低速無爬行現象。停止時，電磁轉矩要能鎖住伺服系統。（ 2）伺服電動機應具有較長時間的過載能力。（ 3）應有較小的轉動慣量和較大的堵轉轉矩。（ 4）伺服電動機應具有頻繁啟動、制動和正、反轉的能力。（ a）直流電動機的結構原理圖（ 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+—+調節直流電動機的轉速有三種方法： ① 改變電樞電壓 U↓。調速范圍很寬，常用于進給驅動調速。 ② 改變磁通量 Φ↓（ Rj ↑）。這種方法由于激磁回路的電感較大，導致調速的快速性變差，但速度調節容易控制，用于數控機床主傳動調速。 ③ 在電樞回路中串聯調節電阻 Rt，這種方法的損耗大，且轉速只能調低，故不經濟。 —— 具有較高的力矩 /慣量比 (1)小慣性直流伺服電機響應快，低速運轉穩定而均勻，能頻繁啟動與制動。過載能力低，自身慣量比機床相應運動部件的慣量小在早期的數控機床上應用得比較多。 (2) 大慣量寬調速直流伺服電機轉子直徑較大、力矩大，轉動慣量大，且能夠在較大過載轉矩時長時間地工作，因此可以直接與絲杠相連。能夠在較低轉速下實現平穩運行，最低轉速可以達到 1r／min，甚至 0． 1r／ min。目前數控機床廣泛采用這類電動機構成閉環進給系統。 216。過載倍數大，時間長； 216。具有大的轉矩 /慣量比，電機的響應速度快；216。調速范圍大，與高性能的速度控制單元組成速度控制系統時，調速范圍超過 10000；216。帶有高精度的檢測元件 (速度和轉子位置檢測元件 )。由于直流伺服電機具有優良的調速性能， 80年代初至 90年代中，它的應用一直占據主導地位。216。電刷、換向器易磨損，維護不便；216。結構復雜，制造困難。5. 交流伺服電機交流電機在結構上克服直流伺服電機的缺點，同時又充分發揮了堅固耐用、經濟可靠、動態響應好，輸出功率大等優點。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— 軸向通風孔 4— 轉軸

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