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数控机床基础及操作

数控机床和伺服驱动技术

日期:2015-09-11 10:11:23 浏览次数:

数控机床控制系统的组成与工业机器人控制系统相似,由计算机数字控制(CNC)系统、伺服驱动器(SD)、伺服电动机(SM)、速度和位置传感器(S)等组成。

    计算机数字控制(CNC)系统用来存储零件加工程序,进行各种插补运算和软件实时控制,向各坐标轴的伺服驱动系统发出各种控制命令。伺服驱动器SD和伺服电动机SM接收到计算机数字控制(CNC)系统的控制命令后,能够快速平滑调节运动速度,并能够精确地进行位置控制。机床进给装置的实际速度和位置通常用装在电动机轴端的速度和位置传感器来检测。
    作为数控机床进给用的伺服驱动系统应满足以下要求:
    1)应具有足够宽的调速范围,通常要达到100001以上,才能满足低速加工和高速返回的要求;
    2)应具有足够的加()速力矩。为了快速移动机床导板或重切削的需要要求伺服电动机能产生出足够大的力矩;
    3)伺服驱动系统的动态响应要快,以使系统具有良好的动态跟随性能,尽快消除负载扰动对电动机速度的影响;
    4)伺服电动机的转子惯量要小,以提高伺服系统的加()速性能。整个电动机的质量和体积应尽可能小些,为机械设计与安装创造方便条件;
    5)在从低速到高速的整个速度范围内,应该保持运行平滑,电动机的转矩脉动尽可能要小,在运动中不产生脉动和过大的噪声;在停止时不产生爬行现象和高频振动;
    6)伺服电动机应安全可靠,希望电动机本身无需维护或容易维护。这一点在使用多台伺服电动机的生产线中是应该特别强调的。同时,也要求伺服电动机能在油气、粉尘等易燃易爆及人体不宜接近等恶劣环境中正常工作。伺服电动机应是无火花运行;
    7)cNc系统的接口应当简便。整个伺服驱动装置必须能方便地接收来自上一级控制的指令,同时也必须将自身的运行状态送到上一级控制器。这样,在伺服电动机和伺服驱动器、计算机数字控制系统之间,就存在着信号形式与强弱的显著差别,必须通过接口联系起来,这就要求接口应该是简便易行的。
    数控机床和工业机器人都是典型的机电一体化产品,由此可以归纳出对机电一体化产品中的伺服驱动系统要求如下:
    1)应能控制施加于机械上的力或力矩的大小;
    2)应能使机械快速或缓慢平滑地移动;
    3)应能调整机械的加速度或减速度的大小;
    4)应能使机械移动到所规定的距离;
    5)应能使机械运动跟踪控制指令;
    6)应能在规定的位置上使机械保持停止状态;
    7)应能使机械的移动方向在正反两个方向上自由地改变。
    应该指出,不同的机电一体化产品对伺服驱动系统的要求其侧重点是有区别的,这主要是由生产工艺或工作特点所决定的。例如,上面介绍过的工业机器人和数控机床就是如此。
    数控机床进给装置的负载在相当宽的范围内具有恒转矩的性质,而且负载惯量变化很小,而工业机器人伺服电动机轴上的惯量和力矩随着工业机器人运动姿态和负载的不同将发生很大变化;后者对伺服驱动系统所产生的力或力矩的适应性,提出了更高的要求,而使控制问题复杂化,要求电动机的体积和质量应该尽可能的。
    另一方面,由于数控机床是用于精密机械零件的加工,所以对动态和静态控制精度提出了很高的要求,要求伺服驱动系统具有非常宽阔的调速范围和定位精度,而工业机器人在这一点上,一般来说就没有数控机床的要求高。

来源:网络转载

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