數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)基礎(chǔ)第五章課件

1、第一節(jié)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng),一般采用開環(huán)的控制結(jié)構(gòu)。一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī) (一)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本類型圖5-1三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理圖5-2定子與轉(zhuǎn)子的磁極二、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)控制基礎(chǔ)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性不僅與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)本身和負(fù)載有關(guān),還與配套使用的驅(qū)動(dòng)控制裝置有著十分密切的關(guān)系。圖5-3硬環(huán)分驅(qū)動(dòng)與數(shù)控裝置的連接1.硬件環(huán)分器 圖5-4集成芯片的引腳圖和三相六拍接線圖a)管腳圖b)接線圖2.軟件環(huán)分器圖5-5軟環(huán)分驅(qū)動(dòng)與數(shù)控裝置的連接圖圖5-6恒流斬波驅(qū)動(dòng)電路及電流波形圖a)恒流斬波驅(qū)動(dòng)電路b)電流波形圖圖5-7四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖圖5-8步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的外形

2、及接口圖三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器及應(yīng)用圖5-9撥動(dòng)開關(guān)示意圖圖5-10混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的典型接線圖第二節(jié)直流伺服電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,對(duì)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的要求越來越高,一般的電動(dòng)機(jī)已不能滿足數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服控制的要求。 一、直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理普通的直流電動(dòng)機(jī)雖然容易進(jìn)行調(diào)速,但由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大,動(dòng)態(tài)特性差,無法滿足伺服系統(tǒng)的控制要求,因此,在伺服系統(tǒng)中常用大功率直流伺服電動(dòng)機(jī),如小慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)和寬調(diào)速直流伺服電動(dòng)機(jī)等。 圖5-11永磁式寬調(diào)速直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖1轉(zhuǎn)軸2電樞繞組3電樞鐵心4磁極(永磁體)5換向器6電刷7低紋波測(cè)速機(jī)圖5-12永磁式寬調(diào)速直流伺服

3、電動(dòng)機(jī)的工作原理示意圖二、直流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)控制基礎(chǔ)數(shù)控機(jī)床直流進(jìn)給伺服系統(tǒng)多采用永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件,為了與伺服系統(tǒng)所要求的負(fù)載特性相吻合,常采用控制電動(dòng)機(jī)電樞電壓的方法來控制輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。圖5-13PWM降壓斬波器原理及輸出波形 圖5-14橋式斬波器原理及輸出波形2.速度控制單元上的指示燈報(bào)警 1.CRT和速度控制單元上無報(bào)警的故障 第三節(jié)交流伺服電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制近年來,隨著大功率半導(dǎo)體器件、變頻技術(shù)、現(xiàn)代控制理論以及微處理器等大規(guī)模集成電路技術(shù)的進(jìn)步,交流伺服電動(dòng)機(jī)有了飛速的發(fā)展。 一、交流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)分為異步型和同步型兩種。圖5-16永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)

4、示意圖a)結(jié)構(gòu)示意圖b)結(jié)構(gòu)剖面示意圖1定心2永久磁鐵3軸向通風(fēng)孔4轉(zhuǎn)軸5鐵心6定子三相繞組7脈沖編碼器8接線盒9壓板圖5-17永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理二、SPWM變頻控制器永磁交流同步伺服電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與電源的頻率存在嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系,即在電源電壓和頻率固定不變時(shí),它的轉(zhuǎn)速是穩(wěn)定不變的。圖5-18交-直-交變頻器圖5-19等效的SPWM波形圖5-20三相SPWM變頻控制器電路a)主電路b)控制電路1.驅(qū)動(dòng)器上的狀態(tài)指示燈報(bào)警2.伺服驅(qū)動(dòng)器上的7段數(shù)碼管報(bào)警 表5-3FANUC?C/i系列(SVU型)7段數(shù)碼管狀態(tài)一覽表第四節(jié)直流主軸電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)和進(jìn)給有很大差別,對(duì)直

5、流主軸伺服電動(dòng)機(jī)要求有很寬的調(diào)速范圍和提供大的轉(zhuǎn)矩和功率。主軸驅(qū)動(dòng)采用直流主軸電動(dòng)機(jī)時(shí)在結(jié)構(gòu)上與永磁式直流進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)不同。一、主軸直流電動(dòng)機(jī) 二、直流主軸驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床常用的直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理框圖如圖5-23所示。 圖5-23直流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理圖圖5-24三相橋式反并聯(lián)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的主回路a)主回路b)簡(jiǎn)圖1.主軸電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)2.電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速異常或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定3.主軸電動(dòng)機(jī)振動(dòng)或噪聲太大4.發(fā)生過流報(bào)警5.速度偏差過大6.熔斷器熔絲熔斷7.熱繼電器保護(hù)8.電動(dòng)機(jī)過熱9.過電壓吸收器燒壞10.運(yùn)轉(zhuǎn)停止11.LED2燈亮12.速度達(dá)不到最高轉(zhuǎn)速13.主軸在加/減速時(shí)工作不正常1

6、4.電動(dòng)機(jī)電刷磨損嚴(yán)重或電刷面上有劃痕第五節(jié)交流主軸電動(dòng)機(jī)及其調(diào)速控制交流主軸電動(dòng)機(jī)是一種具有籠式轉(zhuǎn)子的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī),它具有轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、價(jià)格便宜、過載能力強(qiáng)、使用維護(hù)方便等特點(diǎn)。 一、交流主軸伺服電動(dòng)機(jī)三相異步交流伺服電動(dòng)機(jī)有籠型和線繞型之分,籠式轉(zhuǎn)子被認(rèn)為是所能采用的最簡(jiǎn)單、最牢固的機(jī)械結(jié)構(gòu),能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩,承受很高的轉(zhuǎn)速,得到廣泛的應(yīng)用。圖5-251PH系統(tǒng)交流主軸電動(dòng)機(jī)外形圖圖5-26交流主軸電動(dòng)機(jī)的特性曲線圖交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理如圖5-27所示。圖5-27交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理框圖二、交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 2.根據(jù)驅(qū)動(dòng)器報(bào)警顯示的故障診斷 1.電源指示燈PIL不亮 表5-4交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)報(bào)警故障診斷表表5-4