步進(jìn)電機(jī)在機(jī)床中的應(yīng)用

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1、步進(jìn)電機(jī)在機(jī)床中的應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)在機(jī)床中的應(yīng)用機(jī)床是一個(gè)國家工業(yè)的基礎(chǔ)，它對于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著非常重要的作用?，F(xiàn)代機(jī)床發(fā)展的方向是機(jī)床數(shù)控化，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2002年世界數(shù)控機(jī)床總產(chǎn)A約占世界機(jī)床總產(chǎn)量的25%，而其中經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床又約占數(shù)控機(jī)床總量的30%,可見，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床在機(jī)床中占有很大的比例。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)一般由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并經(jīng)過轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)直接用數(shù)字脈沖進(jìn)行開環(huán)控制，整個(gè)控制系統(tǒng)簡單價(jià)廉，非常適合在經(jīng)濟(jì)劃數(shù)控機(jī)床中進(jìn)行運(yùn)用。但是，傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)組成的控制

2、系統(tǒng)在某些場合下卻存在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)體積大、安裝調(diào)試難度高、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性不好等問題，本文在對直線運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究以后，提出了用一種新列電機(jī)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)控制的方法，并詳細(xì)介紹了這種直線運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用。隨著數(shù)控機(jī)床在航空、航天、造船、汽車、模具等機(jī)械制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)發(fā)生了巨大的變化。在數(shù)控技術(shù)影響著工業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)，“數(shù)控”一詞也風(fēng)靡了大江南北。當(dāng)我們提起數(shù)控技術(shù)自然會(huì)想到它的無數(shù)優(yōu)點(diǎn)，而在這些眾多優(yōu)點(diǎn)中最令人印象深刻的也許就是其高精度、高效率。那么數(shù)控機(jī)床是如何做到這些的呢？

3、1伺服系統(tǒng)的作用???數(shù)控機(jī)床加工精度高、生產(chǎn)效率高。原因很多：有機(jī)床本身制造精度高的原因；有采用了先進(jìn)的數(shù)控裝置的原因；但最根本的原因是機(jī)床的伺服系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)與普通機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)有本質(zhì)上的差異，它能根據(jù)指令信號(hào)自動(dòng)精確地控制執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的位移、方向和速度，以及數(shù)個(gè)執(zhí)行部件按一定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)以合成一定的運(yùn)動(dòng)軌跡。進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性能，如最高移動(dòng)速度、跟蹤精度、定位精度等動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能，在很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床的加工精度、加工表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率．而伺服系統(tǒng)的主要執(zhí)行元件是伺服電機(jī)，因此，伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)

4、的性能在很大程度上影響進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性能。???一般的來講，在開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)中采用的伺服電機(jī)有電液脈沖馬達(dá)、功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。在閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)中多采用寬調(diào)速直流伺服電機(jī)，隨著科技的發(fā)展，交流伺服電機(jī)的研究不斷取得顯著進(jìn)展，使交流伺服電機(jī)得到廣泛應(yīng)用。在我國開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)使用非常普遍，而且從控制方式上來講，步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)比較相似，下面就主要介紹步進(jìn)電機(jī)的作用。???2步進(jìn)電機(jī)在機(jī)床中的應(yīng)用???首先讓我們來看看數(shù)控機(jī)床的組成。數(shù)控機(jī)床一般由：控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、和機(jī)床本體組成。簡單的可以將數(shù)控機(jī)床的工作

5、劃分成以下幾個(gè)部分。???第一步：將編好的程序通過控制介質(zhì)輸入到數(shù)控系統(tǒng)。這一步其實(shí)就是將編好的程序轉(zhuǎn)化為機(jī)器所能識(shí)別的數(shù)字信息。???第二步：是通過數(shù)控裝置將那些轉(zhuǎn)化好的數(shù)字信息再轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)（也就是電信號(hào)）傳遞給伺服系統(tǒng)。???第三步：伺服系統(tǒng)將來自數(shù)控裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)床移動(dòng)部件的精確運(yùn)動(dòng)。???第四步：機(jī)床本體將運(yùn)動(dòng)信號(hào)通過機(jī)床本身的各傳動(dòng)部件來完成最終的機(jī)床運(yùn)動(dòng)。???從數(shù)控機(jī)床的工作過程可以看出影響數(shù)控機(jī)床的精度除了來自機(jī)床本身的機(jī)械部件和傳動(dòng)部件外，伺服系統(tǒng)的工作情況直接影響數(shù)控機(jī)床的精度。

6、???下面讓我們再來認(rèn)識(shí)下伺服系統(tǒng)。所謂伺服系統(tǒng)是指以位置和速度作為控制對象的自動(dòng)控制系統(tǒng)，又稱拖動(dòng)系統(tǒng)或隨動(dòng)系統(tǒng)。在數(shù)控機(jī)床上伺服系統(tǒng)接受來自插補(bǔ)裝置或插補(bǔ)軟件產(chǎn)生的進(jìn)給脈沖指令，經(jīng)過一定的信號(hào)變換及電壓、功率放大，將其轉(zhuǎn)化為機(jī)床工作臺(tái)相對于切削刀具的運(yùn)動(dòng)，主要通過對步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、交／直流伺服電動(dòng)機(jī)等進(jìn)給驅(qū)動(dòng)元件的控制來實(shí)現(xiàn)?？梢娫谑褂貌竭M(jìn)電機(jī)的數(shù)控機(jī)床中，步進(jìn)電機(jī)的性能直接影響到數(shù)控系統(tǒng)的精度。???在這里僅對步進(jìn)電機(jī)的工作原理、工作特點(diǎn)和發(fā)展的趨勢做簡單介紹和分析。???步進(jìn)電機(jī)的工作原理：???步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

7、是一種將脈沖信號(hào)變換成相應(yīng)的角位移（或線位移）的開環(huán)控制元件，是一種特殊的電動(dòng)機(jī)。一般電動(dòng)機(jī)都是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則有定位和運(yùn)轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入時(shí)，每給一個(gè)脈沖信號(hào)，它就轉(zhuǎn)過一定的角度。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，在時(shí)間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。在沒有脈沖輸入時(shí)，在繞組電源的激勵(lì)下氣隙磁場能使轉(zhuǎn)子保持原有位置處于定位狀態(tài)。在非超載的情況IF，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)

8、，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電