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由数控送料机看伺服活动节制系统及数控加工道理及使用

一.机电一体化及其机床电气节制技能的开展概略

        机电一体化技能是跟着科学技能不时开展,出产工艺不时提出新要求而敏捷开展的。在节制办法上首要是从手动到主动;在节制功用上,是从简略到复杂;在操作上,是由庞大沉重到轻便。跟着新的节制理论和新型电器及电子器件的呈现,又为电气节制技能的开展开辟了新路子。

传统机床电气节制是继电器接触式节制系统,由继电器、接触器、按钮、行程开关等构成,完成对机床的启动、泊车、有极调速等节制。继电器接触式节制系统的长处是构造简略、维护便利、抗搅扰强、价钱低,因而普遍使用于各类机床和机械设备。当前,在我国继电器接触式节制依然是机床和其他机械设备最根本的电气节制方式之一。

  在实践出产中,因为很多存在一些用开关量节制的简略的顺序节制进程,而实践出产工艺和流程又是常常转变的,因此传统的继电器接触式节制系统常不克不及知足这种要求,因而曾呈现了继电器接触节制和电子技能相连系的节制安装,叫做挨次节制器。它能依据出产需求改动节制顺序,而又远比电子核算机构造简略,价钱低价,它是经过组合逻辑元件插接或编程来完成继电器接触节制的。但它的安装体积大,功用也遭到必然限制。跟着大规划集成电路和微处置机技能的开展及使用,上述节制技能也发作了基本性的转变,在上世纪70年月呈现了将核算机的存储技能引入挨次节制器,发生了新型工业节制器——可编顺序节制器(PLC),它兼备了核算机节制和继电器节制系统两方面的长处,故当前活着界列国已作为一种规范化通用安装遍及使用于工业节制。

  为处理占机械总加工量80%左右的单件和小批量出产的主动化难题,50年月呈现了数控机床。它综合使用了电子、核算机、检测、主动节制和机床构造设计等各个技能范畴的最新技能成就,它是典型的机电一体化产物。数控机床经由40年来的开展,种类日益增多,功能不时完美,个中以轮廓节制的数控机床和带有主动换刀安装和任务台能主动转位的数控加工中间开展更为敏捷。数控机床由节制介质、数控安装、伺服系统和机床本体等局部构成,个中伺服系统的功能是决议数控机床加工精度和出产率的首要要素之一。

二. 伺服系统在数控加工中的效果及构成

  在主动节制系统中,把输出量能以必然精确度追随输入量的转变而转变的系统称为随动系统,亦称伺服系统。数控机床的伺服系统是指以机床挪动部件的地位和速度作为节制量的主动节制系统,又称为随动系统。

  伺服系统由伺服驱动安装和驱动元件(或称执行元件伺服电机)构成,高功能的伺服系统还有检测安装,反应实践的输出形态。

  数控机床伺服系统的效果在于承受来自数控安装的指令旌旗灯号,驱念头床挪动部件追随指令脉冲活动,并包管举措的疾速和精确,这就要求高质量的速度和地位伺服。以上指的首要是进给伺服节制,别的还有对主活动的伺服节制,但是节制要求不如前者高。数控机床的精度和速度等技能目标往往首要取决于伺服系统。

三.伺服系统的根本要乞降特点

  1. 对伺服系统的根本要求

  (1)不变性好:不变是指系统在给定输入或外界搅扰效果下,能在时间短的调理进程后抵达新的或许答复到原有均衡形态。

  (2)精度高:伺服系统的精度是指输出量能追随输入量的准确水平。作为精细加工的数控机床,要求的定位精度或轮廓加工精度凡间都比拟高,答应的偏向普通都在 0.01~0.00lmm之间。

  (3)疾速呼应性好:疾速呼应性是伺服系统动态质量的标记之一,即要求跟踪指令旌旗灯号的呼应要快,一方面要求过渡进程工夫短,普通在200ms以内,甚至小于几十毫秒;另一方面,为知足超调要求,要求过渡进程的前沿陡,即上升率要大。

  2. 伺服系统的首要特点

  (1)准确的检测安装:以构成速度和地位闭环节制。

  (2)有多种反应比拟道理与办法:依据检测安装完成信息反应的道理分歧,伺服系统反应比拟的办法也不一样。当前常用的有脉冲比拟、相位比拟和幅值比拟3种。

  (3)高功能的伺服电念头(简称伺服电机):用于高效和复杂型面加工的数控机床,伺服系统将常常处于频频的启动和制动进程中。要求电机的输出力矩与转变惯量的比值大,以发生足够大的加快或制动力矩。要求伺服电机在低速时有足够大的输出力矩且运转平稳,以便在与机械活动局部衔接中尽量削减中心环节。

  (4)宽调速局限的速度调理系统,即速度伺服系统:从系统的节制构造看,数控机床的地位闭环系统可看作是地位调理为外环、速度调理为内环的双闭环主动节制系统,其内部的实践任务进程是把地位节制输入转换成响应的速度给定旌旗灯号后,再经过调速系统驱动伺服电机,完成实践位移。数控机床的主活动要求调速功能也比拟高,因而要求伺服系统为高功能的宽调速系统。

四.伺服系统的分类

  伺服系统按其驱动元件划分,有步进式伺服系统、直流电念头(简称直流电机)伺服系统、交流电念头(简称交流电机)伺服系统。按节制方法划分,有开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统等,实践上数控系统也分红开环、闭环和半闭环3品种型,就是与伺服系统这3种方法相关。

  1. 开环系统

  图1是开环系统组成图,它首要由驱动电路,执行元件和机床3大局部构成。常用的执行元件是步进电机,凡间称以步进电机作为执行元件的开环系统为步进式伺服系统,在这种系统中,假如是大功率驱动时,用步进电机作为执行元件。驱动电路的首要义务是将指令脉冲转化为驱动执行元件所需的旌旗灯号。

  2. 闭环系统

  闭环系统首要由执行元件、检测单位、比拟环节、驱动电路和机床5局部构成。其组成框图如图2所示。在闭环系统中,检测元件将机床挪动部件的实践地位检测出来并转换成电旌旗灯号反应给比拟环节。经常见的检测元件有扭转变压器、感应同步器、光栅、磁栅和编码盘等。凡间把装置在丝杠上的检测元件构成的伺服系统称为半闭环系统;把装置在任务台上的检测元件构成的伺服系统称为闭环系统。因为丝杠和任务台之间传动误差的存在,半闭环伺服系统的精度要比闭环伺服系统的精度低一些。

  比拟环节的效果是将指令旌旗灯号和反应旌旗灯号进行比拟,两者的差值作为伺服系统的追随误差,经驱动电路,节制执行元件带开工作台持续挪动,直到追随误差为零。依据进入比拟环节旌旗灯号的方式以及反应检测方法,闭环(半闭环)系统可分为脉冲比拟伺服系统、相位比拟伺服系统和幅值比拟伺服系统3种。

因为比拟环节输出的旌旗灯号比拟微弱,缺乏以驱动执行元件,故需对其进行扩大,驱动电路恰是为此而设置的。

  执行元件的效果是依据节制旌旗灯号,即来自比拟环节的追随误差旌旗灯号,将透露表现位移量的电旌旗灯号转化为机械位移。常用的执行元件有直流宽调速电念头、交流电念头等。执行元件是伺服系统中必不成少的一局部,驱动电路是随执行元件的分歧而分歧的。

  比来,我校研制开拓出了高功能交流伺服(数控机床)节制系统。该系统功能不变,质量牢靠,可普遍使用于数码雕琢,包装机械,模具出产等工业出产使用场所,更合用于高级黉舍机电一体化,电子电器,电气主动化专业学生(研讨生)出产练习,课程设计等课程的实行研讨。

五.伺服系统的开展偏向

  跟着出产力不时开展,要求伺服系统向高精度、高速度、大功率偏向开展。

  (1)充沛应用敏捷开展的电子和核算机技能,采用数字式伺服系统,应用微机完成调理节制,加强软件节制功用,扫除模仿电路的非线性误差和调整误差以及温度漂移等要素的影响,这可大大进步伺服系统的功能,并为完成最优节制、自顺应节制发明前提。

  (2)开拓高精度、疾速检测元件。

  (3)开拓高功能的伺服电机(执行元件)。当前交流伺服电机的变速比已达1∶10000,运用日益增多。无刷电机因无电刷和换向片零部件,加快功能要比直流伺服电机高两倍,维护也较便利,常用于高速数控机床。