数控装备技术进给伺服B2.ppt

1、第1、4章进给伺服系统，第3节直流伺服控制系统，2，4-3直流伺服电动机和速度控制，1 .直流伺服电动机1，工作原理，3，4-3直流伺服电动机和速度控制，4，4-3直流伺服电动机和速度控制这种电动机一般是零子。小型惯性直流电动机可以最大限度地减少电枢的转动惯量，从而达到最快的响应速度。在早期数控机床上应用了很多。6，2)大惯性宽调速直流伺服电动机(直流力矩电动机)转子直径大，线圈绕组数量大，力矩大，转动惯量大小大，可以在大过载力矩时间工作，因此无需中间传动装置，可直接连接到线棒。特性：最低1r min，甚至0.1rmin，以较低的速度平稳运行。广泛应用于数控机床上。7，3)无刷直流伺服电动机(

2、无换向器电动机)没有换向器，由动机电动机和逆变器组成，逆变器由安装在转子上的转子位置传感器控制。本质上是交流调速电动机，调速性能可达到直流伺服发电机水平，取消切换设备和粉刷部件，提高电机寿命。8，4-3直流伺服电动机和速度控制，3，结构，永磁直流伺服电动机的结构，9，直流电动机速度和扭矩的关系称为电动机的静态特性。稳定运行时驱动载荷的性能。此时，电磁转矩等于外部载荷。马达旋转速度和理想旋转速度之间的差异N反映马达机械性质的硬度，N牙齿越小，机械性质越牢固。4，静态特性，10，电磁转矩表示： KT转矩常数，如下所示。磁场磁通Ia电枢电流；TM电磁转矩。电枢电路的电压平衡方程是： Ua电枢的附加电

3、压。Ra电枢电阻；Ea电枢逆转税。电枢逆转势和旋转速度之间存在Ke电势常数。马达速度(角速度)。11，可以根据以上各种类型获得：n0电机理想空载速度，直流电机基本调速方法为3茄子3360调节电阻Ra调节电枢电压Ua调节磁通量值，12，电枢电阻调速非经济，调速范围限制，很少使用。调整电枢电压(压力调节速度调节)时，直流电动机的机械特性是一组平行线，只改变电动机的理想速度n0以保持原来的硬性机械特性，因此调节速度调节主要用于伺服进给驱动系统电动机的速度调节，5，直流伺服电动机的速度调节原理。如果n值大，则无法调整大范围的速度。由于永磁直流伺服电动机的N值较小，进给系统经常使用永磁直流电动机，13，

4、磁通调节(磁调节调速)主要用于机床主轴电动机调速，因为不仅改变了电动机的理想速度，还软化了直流电动机的机械特性。14，4-3直流伺服电动机和速度控制，6，直流伺服电动机的速度控制方法(1)晶闸管(硅控制)速度控制系统通过改变晶闸管触发角度，改变伺服电动机的附加电压，达到速度控制目的。15，原理：由两个半波整流电路组成的三相整流器。每个部分分为共阴极组(1，3，5)和共阳极组(2，4，6)。要配置回路，必须在两个组中各有一个晶闸管。1，3，5通过正伴奏，2，4，6通过负伴奏。每个组内(即两个阶段)触发脉冲相位差120，每个相位两个触发脉冲差180。按管号顺序触发脉冲的顺序：1-2-3-4-5-6

5、，相邻之间的相位差60。，16，4-3直流伺服电动机和速度控制，(2)电晶体脉宽调制速率控制系统(PWM)使用脉宽调制器来控制大功率电晶体开关放大器的开关时间。将直流电压转换为特定频率的矩形波电压，并将其添加到直流电动机的转子回路的两端。通过矩形波脉宽控制，改变转子电路两端的平均电压。脉冲宽度的变化沿着电机电枢的直流电压变化。17，4-3直流伺服电动机和速度控制，控制电路简单，不关闭电路，开关特性良好中低功耗直流伺服系统，18，4-3直流伺服电动机和速度控制，19，直流电动机电压平均：T脉冲周期，Ton传导时间，20，4-2TL转换为电动机轴上的载荷转矩。电动机转子角速度；j电机转子的总转动惯

6、量；t时间收购。22，4-3直流伺服电动机和速度控制，8，直流伺服电动机的性能特性1)低速大惯性2)转矩3)扩大速度控制范围，低速工作稳定，转矩波动5)粉刷和交换机磨损6)电动机最大车速限制，应用24，直流伺服电动机优秀但是，刷子和交换器容易磨损，维护复杂，制造困难，成本高，交流伺服马达也没有这些缺点。特别是在相同体积下，交流伺服电动机的输出功率比直流电动机高10p%，旋转速度比直流电动机高。因此，人们在寻找交流电动机调速方案，而不是直流电动机调速。25，4-4交流伺服电动机和速度控制，1 .交流伺服电动机1，种类，数控机床应用交流电动机一般为3相。分钟：异步和动机交流伺服电动机。对于构建所需

7、气隙磁场的磁势源，动机交流分为电磁和郑智薰电磁两类茄子。郑智薰电磁式有迟滞现象、永磁和各种反应式。26，永磁动机电机：优点：结构简单，运行稳定，高效率缺点：启动特性不好。与直流电动机相比：与异步交流伺服电动机相比，外形尺寸、重量和转子惯性量明显减少。效率高，体积小。异步交流伺服电动机(与容量相同的直流电动机相比)的优点：重量轻，价钱价格便宜。缺点：由于转速明显受负载变化的影响，无法经济地实现更大范围的平稳速度，因此异步交流伺服电动机用于主轴驱动系统。27，4-4交流伺服电动机和速度控制、2、永磁交流动机伺服电动机的结构、结构：电动机由定子、转子和检测元件、28，4-4交流伺服电动机和速度控制、

8、3、永磁交流动机伺服电动机工作原理、工作原理、NRNS60组成动机交流伺服电动机的调速1，调速方法变速调节的主要部分是为交流电动机提供变速、变压电源供应设备的变频器。换句话说，交流直冲式分电压型和电流型。电压型首先通过整流器将电网的交流电转换为直流电，然后通过逆变器将频率和电压都改变的交流电电压。电流型用于一行切换的方波，方波电流供电，高功率。交流变频器牙齿变频器没有中间环，将电网的交流直接转换为频率和电压都在变化的交流。目前，中小型电力电动机最常用的是电压型交流变送器。30，4-4交流伺服电动机和速度控制、2、正弦脉宽调制(SPWM)变压变频器、UR整流固定电压控制整流器、6个辅助管桥整流结

9、构经常将交流转换为直流。电压振幅不变。逆变器中的供电。UI逆变器由6个电源开关设备组成，经常使用高功率电晶体。控制极(基于大功率电晶体GTR)还可以使用基准正弦波(转换为速度命令)和三角波重叠的SPWM调制波(等宽、不同宽度的矩形脉冲波电源开关设备)，包括晶闸管GTO关闭、功率场效应电晶体MOSFET、绝缘栅极电晶体IGBT等。31，SPWM逆变器的工作原理，如下图(N7)所示，将正弦半波N等分。然后用轮廓矩形脉冲(例如牙齿面积)替换每个等分的正弦曲线和横轴包围的面积。矩形脉冲的中点与正弦波的各个等分的中点相匹配。这样，由N个宽度不等的矩形脉冲组成的波形就等于正弦伴奏。同样，正弦波的负伴奏也可

10、以用同样的方法相同。32，与正弦波相等的矩形脉冲序列波，33，实际上使用“调制”方法，将频率比预期波高得多的等腰三角波作为载波，将频率和预期波相同的正弦波作为调制波，343)逆变器同时调节频率，动态响应不受中间部分的影响。4)可以获得更接近正弦波的输出电压波形。37，4-4交流伺服电动机和速度控制，4，交流伺服电动机开发，(1)永磁交流动机伺服电动机开发新型永磁材料应用节目Ndfeb永磁结构改革内置永磁交流同步伺服电动机和机床部件集成电动机空心轴永磁交流同步伺服电动机，(2)交流主轴伺服电动机开发输出转换交流主轴电动机三角星切换39，4-5进给伺服系统设计，1，进给驱动选择进给系统选择基于数控

11、机床设计要求，与数控装置选择密切相关。 每个轴的进给速度，整个机器的加工精度机床每个制造商通常提供数控设备附带的驱动设备。40，1，可选原则1)实用性：可选目的是满足整个机器的设计需要。2)经济性：在满足加工要求的条件下，选择型必须最经济或最合理。3)稳定性，可靠性：长时间无故障的工作。4)可操作性：a .必须符合本单位的使用和设计习惯。b .发生故障时很容易排除。、41、2、选项1。驱动装置的控制类型根据加工精度和进给率的要求选取类型。步进电动机是加工精度不高的机床，分辨率在0.01mm以上，最大速度在5m/min以下。伺服电动机用于加工精度高的机床(分辨率大于0.001mm，最大速度大于1

12、0m)。2.反馈类型处理精度不高的简单机床一般使用开环控制系统。加工精度高的中级入门级机床一般使用半闭环。只有加工精度高的高级机床才选择完全闭环和混合闭环。42、3。输送系统的分辨率根据机床处理要求合理选择脉冲当量。步进电动机的步进角度受电动机编码器和驱动设备的控制能力的影响，考虑到驱动设备的细分倍数交流伺服驱动器的分辨率。一般约为1/10000r。4.电动机的转速选择根据机床设计的最大高速移动速度、传动比和螺杆节距选择电动机的转速。注意：选择时要保持一定的馀量。43，5。马达的扭矩选择必须小于1)负载扭矩小于0.20.3倍的马达的最大静态扭矩(步进马达)或额定扭矩(伺服马达)，这取决于负载情

13、况。2)可选步进电动机的公称值为伺服电动机的1.52倍。3)具有刚性攻丝功能的机床和频繁启动/停止的电动机的转矩选择必须稍大。4)金属切削机床，不确定性大，因此用类推法和试验法比较A)类推法：相似机床电动机容量，确定电动机容量。b)试验方法：对原型进行再切削和连续加工实验，记录温升和最大电流值，以确定进给电动机的转矩是否合适。44、6。电动机的惯性选择电动机必须将电动机轴的转动惯量值转换为电动机转子惯性的2倍以下，以确保大、中、小的转动惯量加工精度，如果不能满足，可以如下处理：a .在刚度允许的条件下增加传动比或减小螺钉的直径。b .使用大惯性马达。7.操作电源操作电源必须符合机床传记设备和工作环境规格。实验室选项单相220V交流供电；