经济型数控车床步进控制系统电路的分析、安装与调试6-4

经济型数控车床步进控制系统电路的分析、安装与调试项目名称:一、提出任务/知识储备

本任务是经济型数控车床步进控制系统的分析、安装与调试提出任务

1.步进电动机的工作原理

步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位线或线位移的电动机。步进电动机的角位移或线位移与输入脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比，因此只需控制输入脉冲的数量、频率和电动机励磁绕组通电顺序，便可获得所需的转角、转速和转动方向。知识储备

按照步进电动机的励磁相数的不同，可分为两相、三相、四相、五相、六相步进电动机；按照步进电动机的结构的不同，步进电动机分为永磁式步进电动机、反应式步进电动机和混合式步进电动机三种类型。1）反应式步进电动机的工作原理2）混合式步进电动机的结构和工作原理a)混合式步进电动机的结构图b)转子结构图

2.步进驱动器的工作原理

（1）脉冲分配器

脉冲分配器需将数控系统送来的脉冲信号按规定的通电方式进行分配，控制步进电动机各相励磁绕组的导通或关断。步进电动机有正反转要求，所以脉冲分配器的输出不仅是周期性的，而且是可逆的。

脉冲分配器的功能可以由硬件完成，也可由软件实现。

（2）功率放大器

功率放大器需要对脉冲分配器输出的电流放大到足以驱动步进电动机旋转。

功率放大器的驱动方式主要有恒电压驱动、恒电流斩波驱动和细分驱动等。

3.步进电动机的基本特点1）步进电动机的驱动装置接收指令脉冲信号，控制步进电动机的通电顺序，将脉冲信号变为角位移，角位移与输入脉冲数成严格的比例关系，无累积误差。2）步进电动机的转速与控制脉冲频率成正比，改变控制脉冲的频率即可在很宽的范围内调节电动机的转速。

3）改变绕组的通电顺序，控制电动机的正反转。4）在没有控制脉冲输入时，只要维持绕组电流不变，电动机即可有电磁转矩维持其定位位置。

4.步进电动机的主要特性1）步距角的步距误差步进电动机每走一步，转子实际的角位移与设计的步距角存在步距误差。连续走若干步以后，上述步距误差会形成累积值，但转子转过一圈后，会回到上一转的稳定位置，所以步进电动机步距的误差不会无限累积，只会在一转的范围内存在一个最大累积误差。2）静态矩角特性所谓静态是指步进电动机不改变通电状态，转子不产生步进运动的工作状态。若在电动机轴上加一顺时针方向的负载转矩TL，步进电动机转子则按顺时针方向转过一个小角度θ，并重新稳定，这时转子电磁转矩Tm为静态转矩，角度θ为失调角。描述步进电动机稳态时，电磁转矩Tm与失调角θ之间的曲线称为静态矩角特性或静转矩特性。3）起动频率空载时，步进电动机由静止状态突然起动，不丢步地进入正常运行状态所允许的最高起动频率，称为起动频率或突跳频率。4）连续运行频率步进电动机起动后，当控制的脉冲频率连续上升时，能不失步运行的最高脉冲重复频率称为连续运行频率。

5）矩频特性矩频特性是描述步进电动机在负载转动惯量一定且稳态运行时的最大输出转矩与脉冲重复频率的关系曲线。步进电动机的最大输出转矩随脉冲重复频率的升高而下降。5.步进控制系统的应用

经济型数控车床X轴采用森创SH-50806B步进驱动器和90BYG550C步进电动机。

在步进驱动器的侧面有一个八位拨码开关。

第1位拨码开关保留。第2、3、4位拨码开关用于选择不同型号的步进电动机。第5位拨码开关用于选择是否开启自动半电流功能。第6位拨码开关用于设定整步/半步。第7位拨码开关用于选择单脉冲控制方式或双脉冲控制方式。第8位拨码开关用于选择是否使用试机功能。二、经济型数控车床步进控制系统电路的分析在步进驱动器的侧面有一个八位拨码开关。三、经济型数控车床步进控制系统电路的安

装与调试

1）按照电路图进行安装、接线，检查是否有掉线、错线，接线是否牢固。

2）根据步进电动机的铭牌，设置步进驱动器上的拨码开关。

3）通电，设置参数。

4）调试运行。