數(shù)控機床伺服驅動與監(jiān)測

數(shù)控機床的伺服驅動與監(jiān)測第一節(jié)概述一、伺服系統(tǒng)的概念數(shù)控機床伺服系統(tǒng)是以機械位移為直節(jié)控制目標的自動控制系統(tǒng)，也可稱為位置隨動系統(tǒng)，簡稱為伺服系統(tǒng)。數(shù)控機床伺服系統(tǒng)主要有兩種：一種是進給伺服系統(tǒng)，它控制機床各坐標軸的切削進給運動，以直線運動為主；另一種是主軸伺服系統(tǒng)，它控制主軸的切削運動，以旋轉運動為主。本章只介紹第一種伺服系統(tǒng)。CNC裝置是數(shù)控機床發(fā)布命令的“大腦”，而伺服驅動則為數(shù)控機床的“四肢”，是一種“執(zhí)行機構”，它能夠準確的執(zhí)行來自CNC裝置的運動指令。驅動裝置由驅動部件和速度控制單元組成。驅動部件由交流或直流電動機、位置監(jiān)測元件及相關的機械傳動和運動部件組成。伺服系統(tǒng)的控制方法主要分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種控制方法。它實際上是指伺服系統(tǒng)實現(xiàn)位置伺服控制的三種方式。開環(huán)控制只有從發(fā)出的位置指令輸入到最后的位置輸出的前向通道控制，而沒有測量實際位置輸出的反饋通道。由步進電動機直接驅動滾珠絲桿副的結構就是開環(huán)控制系統(tǒng)的實例。它的結構簡單、調整維護方便、工作可靠、成本低，但每一指令脈沖的進給誤差、傳動鏈的誤差間隙、導軌滑動時摩擦力的不均衡等造成的誤差等最終都反映到實際位移中去，使得定位精度較低。此外，它的速度低，低速平穩(wěn)性差，效率也較低。電機機械執(zhí)行部件A相、B相C相、…f、nCNC插補指令脈沖頻率f脈沖個數(shù)n換算脈沖環(huán)形分配變換功率放大如果在電動機軸或絲桿上安裝一個旋轉變壓器反饋轉角的變化，則系統(tǒng)變成了半閉環(huán)系統(tǒng)。這樣，與開環(huán)系統(tǒng)相比，半閉環(huán)系統(tǒng)，提高了精度，但它檢測的反饋信號來自于系統(tǒng)中某一個非最終輸出的環(huán)節(jié)，使得系統(tǒng)無法對這一環(huán)節(jié)到最終控制目標之間的誤差自動進行補償。位置控制調節(jié)器速度控制調節(jié)與驅動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機機械執(zhí)行部件CNC插補指令實際位置反饋實際速度反饋在前向控制通道的基礎上在加上直接檢測最終輸出的反饋控制通道就形成了閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng)。檢測元件通常為直線感應同步器和光柵等直線行位檢元件，安裝在最終的移動目標工作臺上。伺服驅動系統(tǒng)的性能在很大程度上決定了數(shù)控機床的性能。數(shù)控機床的最高移動速度，跟蹤速度，定位精度等重要的指標都取決于伺服系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)特性。它一直是數(shù)控機床研究的重要課題之一。位置控制調節(jié)器速度控制調節(jié)與驅動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機機械執(zhí)行部件CNC插補指令實際位置反饋實際速度反饋二、進給伺服系統(tǒng)的要求數(shù)控機床完成各種不同的加工任務，對進給伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同，可概括為以下幾點要求。1.精度高伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能復現(xiàn)輸入量的精確程度。直接影響機的定位精度和重復定位精度，因而對零件的加工精度影響很大。精密加工的數(shù)控機床要求定位和輪廓切削精度都比較高，一般允許偏差在0.01~0.001mm之間，甚至到0.1um。2.調速范圍寬調速范圍Rn為Rn=nmax/nmin式中nmax、nmin——額定負載時的最高、最低轉速，單位為r/min。對一般的數(shù)控機床而言，進給伺服系統(tǒng)的調速范圍Rn為1:24000就足夠了，即在1~24000mm/min調速范圍內速度能夠均衡、穩(wěn)定、無爬行地工作。較為先進的機床可以獲得更大的調速范圍。3.快速響應為了保證輪廓切削形狀精度和表面粗糙度，除了保證較高的定位精度外，還要求跟蹤指令信號響應快，一般在200ms以內，甚至小于幾十ms。4.低速大轉矩切削加工的特點一般是在低速時進行重切削。為適應加工要求對伺服系統(tǒng)要求低速大轉矩。系統(tǒng)具有這一特性，可以簡化傳動鏈，使傳動裝置機械結構得道簡化系統(tǒng)剛性加強，使傳動裝置的動態(tài)質量和傳動精度得到提高。4.高性能的伺服電動機伺服電動機是伺服系統(tǒng)的重要驅動元件。為滿足上述要求，對伺服電動機的要求應該是：從最低速度到最高速度能平滑運轉，具有大的、較長時間的過載能力、響應快，還要求能承受平凡的啟動、制動和反轉。進給驅動用的伺服電動機主要有步進電動機，直流和交流調速電動機。交流調速電動機是機床進給驅動的一個方向。自80年代中期開始，交流進給驅動得到了迅速的發(fā)展。今天，一些先進的國家?guī)缀跞坎捎媒涣鬟M給驅動。交流調速電動機是以異步電動機和永磁同步電動機為基礎的交流電動機，而所采用的異步電動機多為批量生產(chǎn)的普通結構形式的異步電動機，可以預見，交流調速電動機將是最有發(fā)展前途的進給驅動裝置。第二節(jié)步進電動機的驅動與應用步進電動機是一種將電脈沖信號轉換成機械角位移的驅動元件。給一個電脈沖信號，步進電動機就回轉一個固定的角度，稱為一步，所以稱為步進電動機。有由于它輸入的是脈沖電流，也稱為脈沖電動機。步進電動機具有精度高，慣性小的特點，對各種干擾因素不敏感，誤差不會長期積累，轉過360°以后其積累誤差為“0”。它主要用于開環(huán)控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)的結構簡單、運行可靠，也可用于閉環(huán)控制系統(tǒng)。按勵磁方式的不同，步進電動機可分為反應式、永磁式、感應式和混合式等?；旌鲜讲竭M電動機的結構和原理具有反應式和永磁式兩種電動機的特點，在同樣的勵磁電流下，它可以產(chǎn)生更大的轉矩。目前這種電動機以在數(shù)控機床等領域得到了廣泛的應用。反應式步進電動機應用普遍，結構也簡單，是我們分析的重點對向。一、步進電動機的工作原理圖6-2所示為反應式步進電動機的結構原理圖。它的定子和轉子鐵心通常由硅鋼片疊成。定子上有A、B、C三對磁極，在相對應的磁極上繞有A、B、C三向控制繞組。假設轉子上有四個齒，齒寬與定子的極靴寬相等，相鄰兩齒所對應的空間角度為齒距角。齒距角Ot為Ot=360/Zr

式中Zr——轉子齒數(shù)。在圖6-2所示的三相(A、B、C)步進電動機中，Zr=4,齒距角Ot=90。表6-1步進電動機步距角精度分級步距角1級精度2級精度θs<1.5+-25%+-25%1.5≤θs≤7.5+-15%+-25%7.5≤θs≤15+-5%+-10%步進電動機的精度可用步距角的誤差或累積誤差衡量。累積誤差是指轉子從任意位置開始，經(jīng)過任意步后，轉子的實際轉角與理論轉角之間的最大值。電動機轉一周，其積累誤差應為零，在一周內積累誤差可大可小，可正可負。2、最大靜轉矩Tmax與起動轉矩Tq(1)最大靜轉矩Tmax當定子一相繞組通電時，轉子在-Л到Л之間任何一個位置停留，當定子通電后，轉子與定子齒都會對準，回到初始平衡位置；所以把空載靜穩(wěn)定區(qū)定為-Л到Л之間。當轉子受到外力的作用后，轉子齒要偏離初始位置，這時定轉子之間產(chǎn)生的定子轉矩用以克服負載轉矩，直到相互平衡，轉子停在一個心的平衡點，這時轉子齒所偏離的角度成為失調角θe。這時，電動機的靜態(tài)轉矩與失調角之間關系接近正弦變化，稱之為矩角特性（圖6-5中下圖）。T=-Tm*sinθe當Θe=+-п/2時，T為最大靜轉矩，它表示步進電動機所能承受的最大靜態(tài)轉矩Tmax。顯然，當轉子加上負載后，其負載靜穩(wěn)定區(qū)在-Л/2Ｏ＜θ＜Л/2之間。當轉子受到的負載轉矩是脈動的情況下，轉子的失調角將隨負載變化而變化，可以看見轉子在作輕微的晃動，這種現(xiàn)象是正常的，步矩角越小，晃動范圍越小，對數(shù)控系統(tǒng)精度的影響也就越小。當多相通電時，矩角特性可由單項矩角特性以矢量和的方式算出，當繞組數(shù)大于3時，多相通電多數(shù)能提高靜態(tài)轉矩（見表6-2）。功率較大的步進電動機多數(shù)采用大于三相的勵磁繞組，而且多相通電。表6-2步進電動機多相通電時的轉矩步進電動機相數(shù)

3

4

5同時通電相數(shù)121231231234合成轉矩/Tmax

1111.4111.61.611.721.7(2)最大起動轉矩Tq圖6-6表示三相步進電動機的矩角特性，圖中相連兩個矩角性的交點所對應的電磁轉矩為起動轉矩Tq，它代表步進電動機單相勵磁時所能代動的極限轉矩。當電動機所帶的負載T1＜Tq時，A相通電，轉子的平衡點轉到m處，在此點Tam﹦T1；當由A相切換到B相時，B相在m點的電磁轉矩Tbm>Tam，在電磁轉矩作用下，轉過一個步矩角到達新的平衡位置n，此時，Tbn=T1。顯然，如果負載T1>Tq，A、B相的切換無法使轉子到達新的平衡位置n，而產(chǎn)生“失步“現(xiàn)象。不同相數(shù)的步進電動機的起動轉矩不同，一般相數(shù)越多，拍數(shù)越多，則氣動轉矩越大。根據(jù)步進電動機的相數(shù)、拍數(shù)選取起動轉矩，見表6-3。表中Tmax為步進電動機的最大靜轉矩。3、起動頻率和起動特性起動頻率是指步進電動機不失步起動所能施加的最高控制脈沖頻率。在電動機空載情況下，成為空載起動頻率。在有負載情況下，不失步起動所允許的最高頻率將大大降低。例如70BF3型步進電動機空載起動頻率是1400Hz，當負載為最大轉矩Tmax的0.55倍時，起動頻率下降到50Hz。表6-3不步進垃電動機相吉數(shù)、拍數(shù)丟、最大負睜載轉矩表運行方式相數(shù)3456拍數(shù)3648510612Tq/Tmax0.50.8660.7070.7070.8090.9510.8660.866步進電動時機帶一定藍負載起動查后，連續(xù)獄緩慢提高澡脈沖頻率灶直到不丟絲式步運行的豎最高頻率岔稱為運行壟頻率。它搖比起動頻斑率大得多憐。因此步癢進電動機累常采用升甲降速控制缺，起停時庸頻率降低揪，正常運氧行時，頻淡率升高。輛圖6-7溫表示了負括載轉矩與究運行頻率迷的關系。頻率選停擇時因著滿足下例式ft≥[fo背p]升(6-粗4)式中親ft——步雁進電動址機極限獲起動頻丙率；[fo泡p]—登—要求畜步進電漿動機最固高起動尸頻率。4、連間續(xù)運行坐頻率步進電同動機在企實際應化用中一購般均處薦在連續(xù)撿脈沖運庫行狀態(tài)終，控制魔脈沖的慣變化及庫對它的注影響可攝分為三惡個區(qū)段察：（1）盼脈沖頻紗率極低絮這鍬時電動角機的運杏行為連擔續(xù)的單析步運動訊。一般警電動機蝴由一個丈穩(wěn)定點溫變化到肯另一個曉穩(wěn)定點惰時，轉擠子要在先新的穩(wěn)睛定點附雙近來回睜振蕩若專干次，厚最后才劣穩(wěn)定下飼來。當索輸入的材脈沖時瞧間間隔估大于電用動機振紋蕩衰減仙時間時此，第二痕個脈沖贊還沒到共來時，森前一次技的脈沖找已經(jīng)完變畢，轉哀子處在族穩(wěn)定位柴置，其筒運行過腫程如圖痕6-8干a所示的，每一商步都和顛單步運易動一樣明。這種洞狀態(tài)步悅進電動刊機能夠留跟隨輸禁入脈沖梢可靠的六工作。（2）遞脈沖頻喇率很高蔬這希時脈沖串間隔短塵，在前電一步還毯沒有振稅蕩結束都，后一迫個脈沖諒就已經(jīng)忙來臨，傾使步進缸電動機球連續(xù)平洞滑的轉委動，轉采速比較伶穩(wěn)定，報如圖6貍-8所棋示。（3）膀低頻共奴振宵當脈沖懂頻率介劈燕于及低近頻和高獲頻之間矮，容易螺接近于榴電動機薦本身的區(qū)振蕩頻慰率，這獲時電動狐機將產(chǎn)數(shù)生強烈瀉振動，吹甚至失龜步無法糞工作。嘩這就是奶步進電豬動機低欣頻共振卸丟步現(xiàn)幕象。一匆般不允恒許步進越電動機本在共振么頻率下息運行。樸為減少森這一共卡振現(xiàn)象千，很多吉步進電沸動機設游置了專業(yè)門的阻割尼器，捐消耗振旁動能量私，限制縮慧振幅。5、應銷用舉例下面舉一羽個模擬工游作臺的例限子。工作大臺的縱向交軸是導程憤P=1.澇25mm播的普通絲歲桿副，步榜進電動機懷通過一對擾降速齒輪貪副與絲桿縱連接。設胃①絲桿軸溫向的負載古Fa=500普N；②最忌大進給速償度vmax=0.層8m/叔min慣；③脈葵沖當量閉δ=0漂.00予2mm隙/st崗ep；重④傳動流的總效漠率是η寶0.2易55。密請選用跪步進電軟動機。設選用以的徚進土電動機季的步矩議角θs=0.盟75°/ste火p（1）遭確定步昌進電動屑機的起白動力矩暖Tq當電動刮機在起李動力矩潤Tq作用下醬轉一個以步矩角θs時，所訂作的功僻為WD=Tq*θs/36修0°2π工作臺克觸服負載Fa、位移緞δ所做總的功Wa=Fa*δ根據(jù)能談量守恒WDη=Wa得Tq=役360°*δ*F甘a/2*貧π*θs裁*η=3近60°*0.0有02*5棉000/查2*3.啞14*0宣.75。腰*0.2如55N.靠mm=2佛997.淘3N.m麥m（2）嫌確定步疼進電動咱機最大艇靜轉矩敘Tma串x場為滿足莫最小步息矩要求透，電動草機選用雪三相六將拍工方在式，根湯據(jù)表6驅-3得憑Tq/孕Tmax=0.尺866慨，則Tmax=299母.73/度0.86果6N.c今m=34郊6.11夫N.cm（3）確神定步進電禁動機運行層頻率fmax=100響0*vm卷ax/6俊0*δ=蹲1000匹*0.8匹/60*攻0.00胞2Hz=稅6650枝Hz根據(jù)以并上參數(shù)外選電動悅機10嫂0BF甜003脊。它的赴Tmax=800疫N.cm饒,θs=顯0.75°/1.5°fmax=700賞0。三、脈沖避分配由步進電賭動機的工貓作原理知唐，要使電炒動機正常是的一步一翻步地運行鄙，控制脈旋沖必須按庫一定的順電序分別供扮給電動機浸各相，例柿如三相單束拍驅動方柄式，供給豆脈沖的順鉛序為A-縫B-C-刮A或A-帆C-A，子也可稱為游環(huán)形脈沖派分配。脈扛沖分配有假兩種方式迅：一種是跑硬件脈沖屋分配，另塘一種是軟皆件分配，易是由計算恩機的軟件麗完成的。1.脈沖萬分配器脈沖分先配器可辱以用門洽電路及鹿邏輯電贏路構成幸，提供市符合步貸進電動恐機控制音指令所宏需的順蠟序脈沖錘。目前好已經(jīng)有閑很多可垂靠性高司、尺寸儀小、使賽用方便童的脈沖保分配器反供選擇鋸。按其糟電路結獅構不同襖可分為睡TTL閉集成電筍路和C拖MOS護集成電少路。目前市場箱提供的國曲產(chǎn)TTL占脈沖分配閘器有三相魯（YBO插13）、渡四相（Y笨BO14灣）、五相矛（YBO擇15）和恨六相（Y漢BO16萍），均為段18個管鬧腳的直插創(chuàng)式封裝。同CMOS納集成脈沖控分配器也福有不同型蓮號，例如但CH25干0型用來纏驅動三相括步進電動抗機，封裝沈形式為本反16腳直幸插式。這兩種脈稠沖分配器抽的工作方答式基本相燒同，當各爺個引腳連離接好之后趣，主要通表過一個脈覺沖輸入端屬，控制步綠進的速度呆；一個輸旱入端控制流電動機的潔轉向；并讀有與步進蓮電動機相矮數(shù)相同數(shù)露目的輸出易端分別控侍制電動機杏的各相。2.軟件災脈沖分配在計算機著控制的步鮮進電動機燒驅動系統(tǒng)稀中，通常肝采用軟件甜的方法實魯現(xiàn)環(huán)形脈誦沖分配。畏圖6-9努所示是一發(fā)個803眾1單片機拔與步進電堅動機驅動帶電路接口摘的框圖。沸P1口的分三個引腳迷經(jīng)過光電粥隔離/功促率放大后圓，分別與丹電動機的寫A、B、寬C三相連助接。當采演用三相六辯拍方式時使，電動機證正轉的通準常順序為藍A-AB炊-B-B恒C-C-刷CA-A您；電動機課反轉的順騎序為A-速AC-C恥-CB-吃B-BA婦-A。它略們的環(huán)形寫分配如表酒6-4所青示。蛇P硬1的某口工為高電平傅時，相應掌的電動機煌相通電。步序導電相工作狀態(tài)數(shù)值（16進制）程序的數(shù)據(jù)表正轉反轉CBATAB

A00101HTAB0DB01HAB01103HDB03HB01002HDB02HBC11006HDB06HC10004HDB04HCA10105HTAB5DB05H把表中姜的數(shù)值匪按順序積存入內誦存的E潮PRO囑M中，詞并分別嚷設定表掛頭的地忘址為T壇AB0編。計算耗機的P欺1口按缸從表頭巧開始逐哭步加1彎的順序題變化，罵電動機縣正相旋含轉，如量果按從瞎TAB攏5，逐股步減1制的順序條變化，擱電動機予則反轉后。圖6掙-10潑是控制塊電動機鬼方向、糧速度的角子程序品流程圖晴和源程喉序。子程序飛的如口顆、出口次如下：入口：倘R6：處步進電產(chǎn)動機步護數(shù)；R5：濾正反轉絨控制，鋤R5=攀0時為蓄正，R脈5>0稈或R5瓦<0時愁為反；R7：T詳AB數(shù)據(jù)債表指針。以上參駕數(shù)在主嶼程序中采給定。出口：漢R7：押子程序圈結束時幻玉電動機歪的狀態(tài)嚇，供下墓次調用雷時參考寬。源程序如甜下：SBU斯1：惑M輸OV租DPT蛋R，#牌TABAJM云PR是EDO朱；轉施移去判文斷正反悼轉DRI霧VER屢：末MOV照，R7命；搭驅動步證進電動灘機MOV揪A，·A徹+DPT強RMOV愚P1革，AACAL娘LDE辮LAY暖；君調延時子是程序DJNZ鉤R6，念REDO歐；缺距離不為管0轉移MOV度R7，A鑄；為0保號存指針后掏返回RETRED家O：錄CJ良NE烈R5，以#00姨，NO曉N忙；罷如為反炸轉則轉掘移CJNE軋R7，著#05，淡L1利；正云轉：指針猛不到數(shù)組慨尾轉移MOV銜R7駝，#0屑0H縱；否滅則指針冬清零AJMP廳DRI役VERL1：撞I策NC跪R7殿；指壯針加1AJM君PD殺RIV叫ERNON牧：駛C珠JNE猛R7赤，#0拳0H，父L2綱；反轉禁：指針鹿不在數(shù)偏組首轉艘移MOV煙R7料，#0悲5H羨；竄否則指尸針置5AJM什PD塔RIV嘗ERL2：默D摔EC孩R7客；指針表減1TAB?。浩鱀B燭01H越，03槳H，0愁2H，吵06H窩，04遍H，0梢5H這里省略涉了延時子浮程序，通剃過改變延衡時時間的斜長短來控抱制電動機章的速度。沒在以計算斗機為控制阻核心的經(jīng)瀉濟型數(shù)控每機床中采蓄用軟件進堪行脈沖分炎配已形成抓趨勢。雖滴然軟件脈溪沖分配增期加了編程描的復雜程柔度，但它骨省去了環(huán)剝形脈沖分潛配器，系界統(tǒng)減少了報器件，降碗低了成本拼，也提高虎了系統(tǒng)的圖可靠性。四、驅州動電源服及速度學控制環(huán)型脈沖項分配器輸林出的電流聰很小，必典需經(jīng)過功育率放大。潛過去常采沿用高低壓級驅動電源杰，現(xiàn)在則影多采用恒劈燕流斬波和獨調頻調壓辭等形式的堂驅動電源怠。1.高所低壓驅仿動電源隨著頻棍率增大詢，步進小電動機技負載能雪力下降耗，如圖販6-1題1所示原，當某稻一相繞避組通電析時，三資極管V蹈T1導泥通，繞凡組已經(jīng)棵加上電魔壓，但何是繞組尚中的電壁流是按逗著指數(shù)羽規(guī)律上賀升，并折將電源間的一部誘分能量砌轉換成拖勢能存筑儲在繞映組中，賭電流的男時間常坊數(shù)為Ti=L牛m/R梁（6-更5）式中爸Lm擴——步硬進電動仁機一相丘繞組的污平均電膽感量；R——冊通電回陪路的電宣阻，包基括繞組砍電阻，響功率放磚大器輸還出級的海內阻及私串聯(lián)電聚阻。當繞組斷領電，存儲舞于繞組中雅的勢能將者以直線形堅式釋放出目來，電流嫁按指數(shù)規(guī)藝律下降，泡其時間常譯數(shù)為Tu=L居m/Rd哈(6跨-6)式中磚Rd扁——放膛電回路午電阻，候它包括普繞組，棚續(xù)流二齒級管正妖相電阻饞等這使得繞以組中電流正只能緩慢褲的增加和稅下降，即疑電流波形功有不陡的蛇前沿和后素沿。當輸斧入頻率較直低時，每仔相繞組通享電和斷電勤的周期T聽較長，電澇流I的波腫形比較接憐近于理想黨的矩行波某，如圖6喝-12a澇所示。當儀頻率升高滅后，周期臘T縮短，鎖電流I來遍不及上升積到穩(wěn)定值茄就下降，苗電流的幅替值降低，儲各相繞組該電流幾乎乞同時存在藏，如圖6墓-12b驅致使負載摔能力下降礎，嚴重時駱不能起動把。為了提泡高步進電粥動機的動類態(tài)特性，頭必須使電朽流波形前逝后沿更陡定些。在單一嚷電壓型延電源中喇，可以漠在繞組奶回路中濱串聯(lián)一并個電阻梅R0，佩這時電挽動機的打電流增訓長的時燙間常數(shù)浴變小，溜為Ti=L縱m/R+聾Ro捎(6-7送)這樣，電現(xiàn)流波形的適上升沿變進陡，消耗爹了一部分濃功率。為航了使電流游波形更陡智，在電阻失Ro兩端味并聯(lián)電容腥C，由于箏電容上的稻電壓不能季突變，在描繞組通電潤瞬間相當愁于R0短傅路，電源棚電壓全部袖加在電動堵機控制繞謎組上，電桑流迅速提唉高。二極晨管VD及攻串聯(lián)電阻市R1形成狼放電回路召，繞組斷拾電速度放那慢，減小買電動勢，鉆保護三極麗管VT1棵。這種驅每動電源線賽路簡單，燃供放元件摟小，成本耀低，但功虹耗大，只虛適用于小半功率的步石進電動機日。為了彌滿補這些缺濤點，常采善用高低壓嚷切換型電騙源。圖6-1帆3a所示展是一個高步低壓切換功型電源的釋原理圖，階當有輸入蠟的控制型充號u后，牢三極管V辮T1，V帝T2的基希極有電壓玻輸入，使消VT1和蜜VT2導熔通，在高揀壓電源u踐1的作用攻下，二極裝管VD1殺承受反相協(xié)電壓，使織低電壓源紋不起作用播。因此，覆電流I可作以迅速上間升，當?shù)綇竭_a點時揪，利用定釀時電路使忌VT1截傲止，這時短切換為低足壓電源u刺2起作用激，此時繞甲組中的電盤流如圖6館-13b間中ab短錦所示。這各種電源的貪電動機繞奴組不需串候聯(lián)電阻，危電源功耗灑小，電流漫波形得到多了很大改終善矩平特阿性很好。低起動和運蒙行頻率得但到較大的技提高。2.恒郊流斬波備驅動電脾源雙電壓功洋放電路缺勉點是在高榨低連接處臨出現(xiàn)谷點測，引起力彩矩在谷點剪時下降，準而斬波型疏功放電路的克服了這砌一缺點，突并提高二．塑膚料導軌鑲粘塑恐料導軌顯，已廣榮泛用于續(xù)數(shù)控機纏床上，塞其摩擦弟系數(shù)小莊，且動榆、靜摩扇擦系數(shù)由差很小米，能防棋止低速被爬行現(xiàn)筑象；耐遵磨性，久抗撕傷而能力強訪；加工艙性和化起學穩(wěn)定摧性好，嘆工藝簡循單，成蕩本低，易并有良逮好的自燙潤滑性立和抗震的性。塑愉料導軌拆多與鑄叉鐵導軌絲式或淬硬碼鋼導軌胳相配使蠟用。1.塑拜料導軌退的類型叔及特點近年來國炎內已研制支了數(shù)十種溫塑料基體吩的復合材鴉料用于機婦床導軌，翠其中比較衫引人注目翠的為應用腿較廣的填砌充PTE猜E（聚四耍氟乙烯）蟻軟帶材料基，例如美皇國霞板（省Shan敢ban）羨公司的得巴爾塞（T品urci攪te-B紀）塑料導重軌軟帶及土我國的T變SF軟帶念。Tur偏cite礙-B自潤盤滑復合材冰料是在聚帥四氟乙烯紀中填充5衡0%的青殲銅粉，據(jù)叨稱還加有臨二硫化鉬濤、玻璃纖界維和氧化寒物制成帶渾狀復合材箭料。具有活優(yōu)異的減鍛磨、抗咬無傷性能，非不會損壞泄配合面，俊吸振性能畜好，低速忍無爬行，恭并可在干看摩擦下工魔作。塑料導軌伙軟帶與其叛他導軌相素比，有以速下特點：1)摩近擦系數(shù)低順而穩(wěn)定您比鑄鐵緞導軌副低疫一個數(shù)量催級。2)春動、靜澤摩擦系劃數(shù)相近彎運嚼動平穩(wěn)溫性和爬底行性能緞較鑄鐵陸導軌副憶好。3)吸挺收振動娘具有良分好的阻尼聾性。4)耐亦磨性好尾有自身汪潤滑作用封，無潤滑金油也能工侄作。5)幻玉化學穩(wěn)敬定性好質耐饞磨、耐盛低溫，透耐強酸夢、強堿么、強氧辜化劑及醒各種有蜓機溶液利。6)維誘護修理方今便軟嗚帶耐磨，德?lián)p壞后更簽換容易。7)字經(jīng)濟性跨好鵝結構簡噴單，成穗本低，迅約為滾懂動導軌祝成本的曬1/2康0，為藝三層復芳合材料慎DU導周軌成本暑的1/店4。2.T恭urc賓ite落-B塑典料軟帶爺?shù)墓ぷ骺嫣匦再N塑導軌懼的摩擦特掌性如埋圖7-2蹲7所示的膚摩擦系數(shù)屋—速度特工性曲線可拌知，其動煉、靜摩擦佳系數(shù)相差鹿很小，而晨且摩擦系項數(shù)—速度療特性曲線釣的斜率是燒正斜率，墻并具有良有好的自潤蹤蝶滑性，所娃以在短油壞或干摩擦焦下也不致患拉傷導軌持面。塑料導軌昨的pv值員pv立值是摩擦錦副的重要挎技術指標見。在設計糞機床導軌枕尺寸時，并應根據(jù)滑透動速度v仙與比壓p帽之值按圖度7-28斷所示pv傍線圖選取瓜，使p與獨v的交點炒處于曲線計的下方。過如滿足不損了要求，愉可加大導釣軌面積，闊以降低比插壓p值來積滿足要求瘋，一般導守軌的比壓放p=0.天1Mpa粗~0.2厲Mpa。貼塑導晶軌的承虎載能力項T待urc猾ite懂-B軟奪帶的變滿形小，后在比壓疤p為1肥4Mp位a，溫您度為5作0°C袋時其變樓形不得茄超過原扣有厚度催的5%惑。在機鮮床導軌檔上使用劈燕時，在右任何情版況下的粉變形率糊都應低允于1%蘇。因此肆，在設粥計機床縮慧導軌尺鎮(zhèn)寸時應牛注意減付小導軌膚的比壓往，以獲授得較高景的運動顧精度。漫此種軟牙帶的厚層度有0導.8m虧m、1刺.6m撥m及3他.2m鋤m等幾湖種。根柄據(jù)承載抄變形宜耗選用厚古度小的徐規(guī)格，裹如考慮刃到加工擔余量，筆一般選升用厚度氣為1.孩6mm鼻(約1瓜/16因")為粒宜。貼塑導軌蔥的其他性標能T像urci約te-B遍軟帶粘結晨剪切強度彎高達7M栽pa；彈壩性模量小園于金屬材扮料，可防勒止振動，壞減少噪音仔；導軌副舍的磨損量釋小，若采篩用定時定倍量潤滑，短可進一步始提高導軌親的使用壽新命。3.塑料噴軟帶的應撐用及粘貼搏工藝塑料導并軌副多倡為塑料吼/金屬染。塑料掩軟帶一拒般粘貼瓶在短的皆動導軌控上，不跡受導軌蝴形式的展限制，盤各種組腐合形式執(zhí)的滑動仍導軌均候可粘貼彈。粘貼態(tài)工藝如壓下：金屬導軌康平面加工違粘貼協(xié)軟帶的導愿軌面可刨太或可銑加籍工成兩邊遵帶支邊的冠表面粗糙咸度Ra2窮5ηm～貞12.5霸ηm的凹秋槽或平面安，槽邊各費留3mm拌～10m貞m寬的擋嫂邊。槽深逗一般可選晉軟帶厚度捷的1/2槳～2/3聾。如加工歪成平面，積要在兩邊狠臨時粘接婦幾個等高最墊塊，防倒止粘接軟園帶加壓時鴿移位。膠罷層固化后婚再去掉墊湯塊。配對陜金屬導軌督面的粗糙陡度要求R鬧a0.4賊ηm～0店.8ηm暑，太大使拒軟帶產(chǎn)生糞劃痕，太鑄小則不能墓形成聚四偽乙稀轉鮮移膜，會武使軟帶加繭快磨損。拋對磨導軌佛面硬度要鈔求在25再HRC以預上。軟帶切成膀形及清洗快粘接須前按導軌吹面的幾何語尺寸將軟吐帶切割成威形，適當截考慮工藝稍裕量。軟毫帶表面需隨經(jīng)過處理弊，先用各氣種清洗劑獻包括丙酮部將軟帶洗讀凈，在該增牌號指定紅的去處不習可粘性的友溶液中按舞時浸透，肥再用丙酮蘋和水等清褲洗后干燥憐備用。粘接及加返工粘事接時，將改該牌號軟杠帶指定的彎膠粘劑按孝規(guī)定工藝布用刮刀分真別涂布于糊軟帶表面抽和粘接軟話帶導軌面橫上，使膠拉層中央略惠高于四周袖。粘接層金厚度0.閑1mm左杜右，接觸涼壓力為0軍.05M半pa～0篩.1MP謀a。粘貼材好之后，計把運動部喊件翻轉就強位扣壓在侍靜導軌上腳，利用運烏動部件自籃身重量或哥外加一定嗚重量，使侵固化壓力畢達0.1胃Mpa～勵0.15賭MPa。譜經(jīng)24h短室溫固化凍，將運動森部件吊起化翻轉，用母小木錘輕泥敲整條軟代帶。若敲上打時各處至聲響音調障一致，說彼明粘接質鼻量好。然貧后檢查動按靜導軌的鑼接觸精度鑼，讓導軌辭副對研或丑機械加工術，并刮削配到接觸面拉的斑點符圣合要求（體著色點面然積達50鹿%以上）皂為止。根倡據(jù)設計要寧求，可在醋軟帶上開辦出油槽，透油槽一般爐不開穿軟械帶，寬度糖5mm左邁右。并可勻用儀器測途出軟帶導壺軌的實際蔬摩擦系數(shù)沈。貼塑導侄軌有逐災漸取代僵滾動導嗚軌的趨拋勢，不譽僅適用壁于數(shù)控泥機床，題而且還閑適用于坑其他各爽種類型毅機床導常軌，它役在舊機乖床修理話和數(shù)控罷化改裝庫中可以龍減少機托床結構拳的修改愉，因而朱更加擴豬大了塑糟料導軌涌的應用墳領域。三、交流杜伺服電動仇機驅動簡婆介支流伺服務電動機具剩有很多優(yōu)傍點，但它鹿由于裝有揚電刷和換完向片，尺角寸較大且楚必須定期稅維修，特童別是受換摘向器限制虎，容量較潤小，電樞約電壓較低陰，很多特吸性參數(shù)隨棚速度而變遇化，因而昏限制了支幕流伺服電種動機高速逗度、大容至量的發(fā)展跡。70年代勉以來，隨志著大規(guī)模槽集成電路五和計算機開控制技術轟的發(fā)展以近及現(xiàn)代控晶制理論的堆應用，特銜別是矢量初控制技術垮的應用，隸使得交流屢伺服電動頃機具備了蚊調速范圍算寬、穩(wěn)速雄、精度高宏、動態(tài)響臂應快以及都良好的技坑術性能。啟目前國外泊已有系列繼化的交流四伺服電動犬機，我國亂已研制出混此種電動拌機。交流伺遠服電動潑機采用會了全封主閉無刷夫構造，筒不需要維定期檢汗查維修刪。定子氏省去了康鑄造件糾殼體，攜結構緊方湊，質龍量小。似定子鐵舅心較一潛般電動丸機開槽幟多且深拔，絕緣擁可靠，濤磁場均芽勻。可遺對定子伍鐵心直巾接冷卻鳥，散熱憑效果好外，因而義傳動機裙械部分耳的熱量露少，提疑高了整梯個系統(tǒng)喊的可靠荒性。轉亭子采用外具有精顯密磁極教形狀的危永久磁蜂鐵，因骨而可得他到高的洞轉矩/贈慣量比歪。因此澡交流伺午服電動算機以其料高性能扭、大容慰量得到僅了廣泛養(yǎng)的應用防。交流伺服逼電動機提善高其性能并的關鍵在敗于解決對勞交流電動貓機的控制萍與驅動，啞目前采用罵的是一種鎮(zhèn)新的控制涉方法，利享用微機對宗交流電動撿機作矢量亂變換控制價。第四節(jié)舊常用興位置檢班測裝置一、概述1.位置佛檢測裝置蛋的要求在閉環(huán)臂數(shù)控系汗統(tǒng)中，積必須利兇用位置喚檢測裝分置把機尤床運動高部件的云實際位塌移量隨脅時檢測鬼出來，盟與給定膜的控制踩值進行民比較，肆從而控晶制驅動縫元件正血確運轉偉，使工孝作臺（算或刀具炊）按規(guī)羊定的軌錫跡和坐烏標移動繩。因此連，位置預檢測裝釘置是數(shù)哈控機床件的關鍵扇部件之研一，它禿對于提迷高數(shù)控需機床的團加工精穿度有決鉤定性的享影響。溝為此，面對位置舍檢測裝阿置提出兩如下要鞏求：(1)孟在機床工怪作臺移動霉范圍內，醋能滿足精博度和速度適的要求。夠不同類型墓的數(shù)控機句床對檢測元裝置的精箭度和速度交要求不一解樣。通常盜要求檢測翼元件的分寺辨度（即雀檢測的最凱小位移量比）在0.召0001紫~0.0座1mm之蔽內，測量繳精度在±殿0.01圾~±0.曉02mm朱以內。運酬動速度為愿0~24寫m/mi鍛n。(2)本在機床的亡工作環(huán)境欺下，能可輛靠地工作柔，亦即受撥溫度影響陽小，抗干皺擾能力強殃，并能長脆期保持精刮度。(3)璃使用扁、維護箱簡單方眉便，成享本2.位瘦置檢測像裝置的凱分類由于工作船條件和測鼠量要求不易同，數(shù)控三機床常用羽以下幾種揉測量方式竹；（1）抹絕對值達測量方墊式和增湊量測量還方式嚷絕垃對值測答量方式款是任一劫被測量默點位置潤都由一緊個固定抖的零點腿（即坐跑標原點紡）算起昨，每一您測量點偷，都有奴一個相糊應的對拼原點的警測量值牢。而增毫量測量皮方式檢扶測的是紅相對位喝移量，渾有多個歷測量基丈準，任倆何一個謀對中點洽都可作別為測量碰起點，異因而檢斧測裝置稠比較簡疼單，在累輪廓控京制數(shù)控研機床上蠅大都采芒用這種窄測量方賤式。典壘型的檢儀測元