第四章数控机床的驱动与控制系统.pptVIP

第四章数控机床的检测与驱动系统 第四章数控机床的检测与驱动系统 数控技术 结论 步进电动机转过的角度（或走的步数）与控制脉冲的个数成正比； 步进电动机转速与控制脉冲的频率成正比； 步进电动机转向由励磁绕组的通电顺序决定。 2） 矩角特性与最大静转矩 静转矩：是指步进电动机输出的转矩与外加转矩M相同时所输出的转矩； 失调角：转子上作用外转矩时，转子齿轴线偏离初始平衡位置的电角度θe ； 2） 矩角特性与最大静转矩 矩角特性：步进电动机的静转矩随失调角的变化规律。 最大静转矩：矩角特性上的静态转矩最大值。它表示步进电动机承受负载的能力。 3） 空载启动频率（步/秒） 空载运行频率：步进电动机在空载启动后，连续提高脉冲频率至电动机不失步运行的最高频率。 5） 启动矩频特性 启动矩频特性：启动频率随负载转矩增大而减小的关系。 7） 输出转距 指与步进电动机的各种转速相对应的输出扭矩。如施加超过输出扭矩的负载扭矩时，步进电动机就会失步或停转，因此，步进电动机的负载扭矩必须小于输出转矩。 8）步进运行和低频振荡 当控制脉冲的时间间隔大于步进电动机的过渡过程时间时，电机呈步进运行状态。 步进电动机在运行中存在着振荡，它有一个固有频率，当控制脉冲频率等于固有频率时，就会产生振荡。 (3)宽调速直流电动机 宽调速直流电动机是通过提高转矩来改善其性能的。 特点： 输出转矩大，可以直接与丝杠相连； 过载能力强，过载转据可达5～10倍； 动态响应性好，定子采用的是强磁材料，可使电流过载10倍而不去磁。加速转据较大。 调速范围宽且运转平稳； 易于调试。 交流伺服电机与步进电动机的性能比较 启动平稳，不会失步； 在低速运行和加减速运行都能保持平稳运行； 转矩特性稳定，可达更高的运行速度； 交流伺服广泛应用，步进电动机只在旧机床改造或精度要求较低的数控机床上使用。 * 失步：由于某种原因，虽然给步进电动机施加了控制脉冲，但步进电动机没有走步。 越步：由于某种原因，没有给步进电动机施加控制脉冲，但步进电动机有走步。 何谓步进电动机的失步与越步？机电结合分析引起失步与越步的原因，指出使用和选用步进电动机时如何避免这种现象的发生？ ？ * 4. 步进电机开环进给的传动计算及电机选用 1） 传动计算 脉冲当量：数控系统发出一个指令脉冲，工作台所移动的距离。它决定了数控机床的加工精度和最高工作频率。 * 2） 步进电机的选用 首先，根据负载转矩确定步进电动机的最大静态转矩,Tjmax/TL=2~5； 其次，根据脉冲当量计算步距角； 第三，确定启停最高频率； 最后，确定最高工作频率。 * 5. 步进电机的驱动 步进电机不能直接接到交流电源上工作，而必须使用专用设备——步进电机驱动器。步进电机的运行性能是电动机和驱动器两者的综合效果。在数控机床中使用的驱动器有一轴一板型，也有一相一板型，前者维护方便，但稳定性差；后者集成度高，可靠性高，因此，得到了广泛的应用。 接口电路 CPU 环形分配器 功率放大器 光电隔离 驱 动 器 步进 电动机 * 5. 步进电机的驱动 步进电动机驱动器由环形分配器、功率放大器及其他控制电路组成，数控装置发出脉冲信号通过环形分配器形成按一定顺序的脉冲，例如A-B-C-A-…这些脉冲经功率放大后加到步进电动机的各相绕组上。 接口电路 CPU 环形分配器 功率放大器 光电隔离 驱 动 器 步进 电动机 * 1）环形分配器 环形分配器：控制脉冲通过脉冲分配器控制步进电动机励磁绕组按一定顺序接通、断电，使电机绕组的通电按输入脉冲的控制而循环变化。 A B C CP A B C A B C A B C 三相单三拍 * 硬件环形分配器 * 软件环形分配器（软环分） 特点： 硬件简单；占用CPU时间多，只用于速度要求不高，系统比较简单的系统。 功率放大器（驱动电源） 作用：将数控系统输出的弱电控制信号转换成能够驱动步进电机的强电信号。 种类：单电压驱动电路 高低压驱动电路 恒流斩波驱动电路 * 2）步进电动机的驱动 1、单电压驱动 电路简单、工作频率不高 * 2、双电压驱动 启动转矩大、工作频率高 * 3、恒流斩波 启动转矩大、工作频率高，电源效率高。 * 脉冲控制模式选择 控制信号输入 接电动