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加工中心的伺服與進(jìn)給系統(tǒng)
日期：2010年07月19 來源：沈陽第一機(jī)床廠 關(guān)鍵字：加工中心
加工中心的伺服與進(jìn)給系統(tǒng)
(1)車軸伺服系統(tǒng)
隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床對(duì)主傳動(dòng)提出了越來越高的要求。如要求在很寬的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，恒功率的范圍要寬，要有四象限的驅(qū)動(dòng)能力。為滿足加工中0自動(dòng)換刀以及某些加工工藝的需要，要求主軸具有高精度的準(zhǔn)�？刂频取Ｖ鬏S驅(qū)動(dòng)變速目前主要采用兩種形式：一是主軸電機(jī)帶齒輪分段無級(jí)變速；二是主軸電機(jī)通過同步齒形帶或皮帶驅(qū)動(dòng)主軸．該類主軸電機(jī)叉稱寬域電動(dòng)機(jī)或強(qiáng)切削電動(dòng)機(jī)，具有恒功率寬的特電。主軸的準(zhǔn)停控制分機(jī)械準(zhǔn)停與電氣準(zhǔn)停．目前國(guó)內(nèi)外中高檔數(shù)控系統(tǒng)均采用電氣準(zhǔn)�？刂�。
①直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。直流主軸驅(qū)動(dòng)多采用品閘管調(diào)速方式，直流進(jìn)給伺服系統(tǒng)是由速度環(huán)和電流環(huán)構(gòu)成的雙環(huán)控制系統(tǒng)來控制直流主軸電機(jī)的電樞電壓的，主軸電機(jī)采用他勵(lì)式電動(dòng)機(jī)，勵(lì)磁繞組與電摳繞組相互獨(dú)立。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)淖钚≈档筋~定值，保持勵(lì)磁電流不變。實(shí)現(xiàn)詞壓調(diào)速，屬于恒轉(zhuǎn)矩控制；從額定值到最大值，勵(lì)磁電流減小，實(shí)現(xiàn)調(diào)磁調(diào)速，屬恒功率控制。
②交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。隨著交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，目前數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)多采用主軸電機(jī)配變頻器的控制方式。電網(wǎng)端逆變器由六只晶閘管組成的三相橋式全控整流電路組成．該電路可工作在整流狀態(tài)。向中間電路直接供電，也可工作在逆變狀態(tài)，完成能量反饋電網(wǎng)的任務(wù)。負(fù)載端逆變器由帶反并聯(lián)續(xù)流二椴管的六只功率晶體管組成。通過磁場(chǎng)計(jì)算機(jī)的控制，負(fù)載端逆變器輸出j相正弦脈寬調(diào)制(PwM)電壓，使電動(dòng)機(jī)獲得所需的轉(zhuǎn)矩電流和勵(lì)磁電流。輸出的三相PwM電壓幅值范圍為o～430 v，頻率調(diào)節(jié)范圍為0～30。Hz。在反饋制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)能量通過變流器的六只續(xù)流二授管向電容器充電，當(dāng)電容器上的電壓超過600v時(shí)，通過控制調(diào)節(jié)器和電阿端逆變器把電容器上的能量返回電阿。
(2)進(jìn)給伺服系統(tǒng)
①脈寬調(diào)制方式進(jìn)給伺服系統(tǒng)。脈寬調(diào)制方式(PwM)調(diào)速是利用脈寬調(diào)制器對(duì)大功率晶體管的開關(guān)時(shí)間進(jìn)行控制的。將速度控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成一定頻率的方波電壓，加到直流伺服電機(jī)的電樞兩端，通過方渡寬度的控制，改變電樞兩端的平均電壓，達(dá)到控制伺報(bào)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。
數(shù)控系統(tǒng)的cPu發(fā)出信號(hào)經(jīng)插補(bǔ)器輸出一系列脈沖信號(hào)，這些脈沖經(jīng)過指令倍率器cMR后，與位置反饋脈沖相比較所得的差值，被送到誤差寄存器，然后與位置增益和偏移量補(bǔ)償運(yùn)算后送f)WM進(jìn)行脈寬調(diào)制。隨后經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換或模擬電壓，作為速度控制信號(hào)V(：MD送到速度控制單元。脈沖編碼器發(fā)出的脈沖，經(jīng)斷線檢查器確認(rèn)無信號(hào)斷線后，送到鑒相器，對(duì)兩組脈沖PA、PB進(jìn)行鑒相，確定電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。從鑒相器出來的一路信號(hào)經(jīng)ⅣV變換，作為速度反饋信號(hào)TsA；另一路輸出經(jīng)檢測(cè)倍頻器DMR，作為位置反饋信號(hào)。
②交流進(jìn)給驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)。直流進(jìn)給伺服系統(tǒng)雖有優(yōu)良的調(diào)速功能，但由于所用電動(dòng)機(jī)有電刷和換向器，易磨損，且換向器換向時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花，執(zhí)而使電動(dòng)機(jī)的最高設(shè)置轉(zhuǎn)速受到限制。另外，直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，所用銅鐵材料消耗大，制造成本高，而交流電動(dòng)機(jī)卻沒有這些缺點(diǎn)。近20年來，隨著新型大功率電力器件的出現(xiàn)．新型變頻技術(shù)、現(xiàn)代控制理論以及微型計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)等在實(shí)際應(yīng)用中取得了突破性的進(jìn)展，促進(jìn)了交流進(jìn)給伺服技術(shù)的飛速發(fā)展．交流進(jìn)給伺服系統(tǒng)已全面取代了直流進(jìn)給伺服系統(tǒng)。由于交流伺服電機(jī)采用交流永磁式同步電動(dòng)機(jī)，因此，交流進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置從本質(zhì)上說是一個(gè)電子換向的直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
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