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集美区伺服电机的基本原理和数控应用

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-08-27 3:22:17 * 浏览: 13
一,机电一体化概述和机床电气控制技术的发展机电一体化技术随着科学技术的不断发展和生产过程中不断引入的新要求而迅速发展。控制方法主要是从手动到自动,在控制功能上,从简单到复杂,在操作中,从大到小。随着新控制理论和新型电气和电子设备的出现,它为电气控制技术的发展开辟了新的途径。传统的机床电气控制是继电器触点式控制系统,它由继电器,接触器,按钮,行程开关等组成,实现对机器启动,停止和极速控制的控制。该继电器触点控制系统结构简单,维护方便,抗干扰性强,价格低廉,广泛应用于各种机床和机械设备中。目前,中国的继电器触点控制仍然是机床和其他机械设备最基本的电气控制形式之一。在实际生产中,由于有很多简单的程序控制过程由切换量控制,实际生产过程和过程不断变化,传统的继电器触点控制系统往往不能满足这一要求,因此出现了一种控制装置。结合继电器触点控制和电子技术称为序列控制器。它可以根据生产需要改变控制程序,但它比电子计算机更简单,更便宜。它由组合逻辑元件连接或编程,以实现继电器触点控制。但是,它的设备体积庞大,功能有限。随着大规模集成电路和微处理器技术的发展和应用,上述控制技术也发生了根本性的变化。在20世纪70年代,计算机存储技术被引入到序列控制器中,从而形成了新的工业控制器。 - 可编程逻辑控制器(PLC)结合了计算机控制和继电器控制系统的优点,已被广泛用于工业控制,作为世界各国的标准化通用设备。为了解决单件和小批量生产的自动化问题,占整机加工量的80%左右,数控机床出现在20世纪50年代。它结合了电子,计算机,检测,自动控制和机器结构设计等各种技术领域的最新技术成果。它是典型的机电产品。经过40多年的发展,数控机床的品种和性能不断提高。其中,带有轮廓控制的数控机床和带有自动换刀装置和工作台自动分度的CNC加工中心发展得更快。数控机床由控制介质,数控装置,伺服系统和机体组成。伺服系统的性能是决定数控机床精度和生产率的主要因素之一。二,伺服系统在数控加工中的作用和组成在自动控制系统中,以一定精度改变输出的系统跟随输入量的变化称为伺服系统,也称为伺服系统。数控机床的伺服系统是指使用机床的运动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统,也称为从动系统。伺服系统由伺服驱动器和驱动部件(或执行器集美区伺服电机)组成。高性能伺服系统还具有反馈实际输出状态的检测装置。数控机床伺服系统的功能是接受来自数控装置的指令信号,驱动机床的运动部件遵循指令脉冲运动,确保快速准确的动作,这需要高质量的速度和位置伺服。以上主要是指进给伺服控制,也是主运动的伺服控制,但控制要求不如前者高。技术指标如精度数控机床的速度和速度往往主要取决于伺服系统。三,伺服系统的基本要求和特点1.伺服系统的基本要求(1)稳定性好:稳定性意味着系统可以在给定输入或外部干扰下经过短暂的调整过程后达到新的或回复。到原始的平衡状态。 (2)高精度:伺服系统的精度是指输出可以跟随输入的精度。作为精密加工的数控机床,所需的定位精度或轮廓加工精度通常较高,允许偏差一般在0.01和0.001毫米之间。 (3)响应性好:快速响应是伺服系统动态质量的标志之一,即跟踪指令信号的响应要求快,转换过程时间要短,一般另一方面,为了满足过冲要求,过渡过程的前沿需要陡峭,即增加的速度很大。 2.伺服系统的主要特点(1)精确的检测装置:具有合成速度和位置的闭环控制。 (2)反馈比较的原理和方法有多种:根据检测装置的信息反馈原理,伺服系统的反馈比较方法也不同。目前,有三种类型的脉冲比较,相位比较和幅度比较。 (3)高性能集美区伺服电机(简称集美区伺服电机):用于高效复杂型材加工的数控机床。伺服系统通常处于频繁启动和制动过程中。要求电动机的输出转矩与转动惯量之比大,以产生足够大的加速或制动转矩。集美区伺服电机需要在低速时具有足够大的输出扭矩并且平稳地运行以最小化与机械运动部件的连接中的中间连杆。 (4)调速范围宽的调速系统,即速度伺服系统:从系统的控制结构来看,数控机床的位置闭环系统可视为对外调整位置的双闭环自动控制环和速度调节到内圈。系统的实际工作过程是将位置控制输入转换为相应的速度参考信号,然后通过速度控制系统驱动集美区伺服电机实现实际位移。数控机床的主要运动需要高速调节性能,因此伺服系统需要是一个高性能的宽速控制系统。四,伺服系统分类伺服系统根据其驱动部件,有步进伺服系统,直流电机(简称直流电机)伺服系统,交流电机(简称交流电机)伺服系统。根据控制方法,有开环伺服系统,闭环伺服系统和半闭环伺服系统。实际上,数控系统也分为三种类型:开环,闭环和半闭环,它们与伺服系统的三种方法有关。 1.开环系统图1是开环系统的框图,其主要由驱动电路,致动器和机床组成。常用的执行器是步进电机。开环系统通常称为步进电机作为执行器,是一种步进伺服系统。在该系统中,如果是高功率驱动器,则使用步进电机作为执行器。驱动电路的主要任务是将命令脉冲转换为驱动致动器所需的信号。 2.闭环系统闭环系统主要由执行器,检测单元,比较连杆,驱动电路和机床组成。其框图如图2所示。在闭环系统中,检测部件检测机床运动部件的实际位置,并将其转换为电信号,以反馈到比较链路。常见的检测组件包括旋转变压器,感应同步器,光栅,磁栅和编码器盘。由安装在导螺杆上的检测元件组成的伺服系统通常称为半闭环系统,由伺服系统组成安装在工作台上的检测元件称为闭环系统。由于导螺杆和工作台之间的传动误差,半闭环伺服系统的精度低于闭环伺服系统的精度。比较链路的功能是将命令信号与反馈信号进行比较。两者之间的差异用作伺服系统的以下误差。在驱动电路之后,控制执行器驱动工作台继续移动,直到跟随误差为零。根据进入比较链路的信号形式和反馈检测模式,闭环(半闭环)系统可分为三种类型:脉冲比较伺服系统,相位比较伺服系统和幅度比较伺服系统。由于从比较链路输出的信号较弱,因此驱动执行器是不够的,因此需要对其进行放大,并为此设置驱动电路。致动器的功能是基于控制信号将表示位移的电信号转换成机械位移,即来自比较的跟随误差信号。常用的执行器有直流宽速电机,交流电机等。执行器是伺服系统的组成部分,驱动电路因执行器而异。最近,我们学校开发了一种高性能交流伺服(CNC机床)控制系统。系统性能稳定,质量可靠。它可广泛应用于工业生产应用,如数字雕刻,包装机械,模具制作等。它更适合高校机电一体化,电子电气,电气自动化专业(毕业)生产实习,课程设计课程等实验研究。五,伺服系统的发展方向随着生产力的不断提高,伺服系统需要朝着高精度,高速度和高功率的方向发展。 (1)充分利用快速发展的电子和计算机技术,采用数字伺服系统,利用微机实现调节控制,增强软件控制功能,消除非线性误差的影响,模拟电路的调整误差和温度漂移等。大大提高伺服系统的性能,为优化控制和自适应控制创造条件。 (2)开发高精度,快速检测元件。 (3)开发高性能集美区伺服电机(执行器)。目前,交流集美区伺服电机的传动比已达到1:10000,并且使用量不断增加。由于没有电刷和换向器片,无刷电机的加速性能比直流集美区伺服电机高两倍。它们也便于维护,通常用于高速数控机床。