數(shù)控機(jī)床電氣控制(第二版 教學(xué)課件 作者 楊興 主編 白樹(shù)森 副主編第6章.ppt

《數(shù)控機(jī)床電氣控制(第二版 教學(xué)課件 作者 楊興 主編 白樹(shù)森 副主編第6章.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、第6章數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置第6章數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置6.1數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置概況6.2數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)裝置6.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置思考題與習(xí)題第6章數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置6.1數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置概況6.1.1數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置的類型數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括接收機(jī)床數(shù)控裝置發(fā)出的速度和位置信號(hào)并放大這些信號(hào)的數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置和各軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及各軸速度和位置檢測(cè)反饋單元。按照驅(qū)動(dòng)對(duì)象的不同，數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置有主軸驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置之分。主軸驅(qū)動(dòng)裝置用于控制主軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并在較寬的范圍內(nèi)對(duì)主軸的轉(zhuǎn)速進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)和提供所需的功率。主軸驅(qū)動(dòng)裝置分為通用變

2、頻器（模擬主軸驅(qū)動(dòng)裝置）和專用主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置(串行主軸驅(qū)動(dòng)裝置)兩種。第6章數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置第6章數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置用來(lái)控制機(jī)床的切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，提供切削過(guò)程中所需要的扭矩，并可調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度。進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置配合位置控制單元控制進(jìn)給電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)和刀具位置的精準(zhǔn)控制。根據(jù)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的不同，進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)直流伺服電動(dòng)機(jī)的直流伺服驅(qū)動(dòng)裝置以及驅(qū)動(dòng)交流伺服電動(dòng)機(jī)的交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置等。由步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置組成的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，早期經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床采用較多，現(xiàn)較少采用；由于交流變頻技術(shù)的

3、發(fā)展，交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已廣泛代替了直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，成為當(dāng)今數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的主流。根據(jù)有無(wú)檢測(cè)元件以及檢測(cè)元件安裝位置的不同，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)又有開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)之分。由于數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置具有功率放大的作用，所以數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置又稱伺服放大器。第6章數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置6.1.2對(duì)數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本要求1．對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本要求機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)有較大的差別。機(jī)床主軸的工作運(yùn)動(dòng)通常是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不像進(jìn)給驅(qū)動(dòng)需要絲杠或其它直線運(yùn)動(dòng)裝置作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床通常通過(guò)主軸的回轉(zhuǎn)與進(jìn)給軸的進(jìn)給實(shí)現(xiàn)刀具與工件的快速的

4、相對(duì)切削運(yùn)動(dòng)。在20紀(jì)60-70年代，數(shù)控機(jī)床的主軸一般采用三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)配上多級(jí)齒輪變速箱實(shí)現(xiàn)有級(jí)變速的驅(qū)動(dòng)方式。隨著刀具技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、加工工藝以及生產(chǎn)效率的不斷發(fā)展，上述傳統(tǒng)的主軸驅(qū)動(dòng)已不能滿足生產(chǎn)的需要?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸傳動(dòng)提出了更高的要求：(1)調(diào)速范圍足夠?qū)挷?shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速一般要求1：(100～1000)的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍，1：10的恒功率調(diào)速范圍，并能實(shí)現(xiàn)四象限驅(qū)動(dòng)功能。(2)恒功率范圍要寬主軸在全速范圍內(nèi)均能提供切削所需功率，并盡可能在全速范圍內(nèi)提供主軸電動(dòng)機(jī)的最大功率。由于主軸電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)裝置的限制，主軸在低速段均為恒轉(zhuǎn)

5、矩輸出。為滿足數(shù)控機(jī)床低速、強(qiáng)力切削的需要，常采用分級(jí)無(wú)級(jí)變速的方法（即在低速段采用機(jī)械減速裝置），以擴(kuò)大輸出轉(zhuǎn)矩。(3)主軸定向準(zhǔn)停控制為滿足加工中心自動(dòng)換刀、剛性攻絲、螺紋切削以及車削中心的某些加工工藝的需要，要求主軸具備高精度的準(zhǔn)停功能。第6章數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置第6章數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置(4)主軸旋轉(zhuǎn)與坐標(biāo)軸進(jìn)給的同步控制。在螺紋加工循環(huán)中，主軸轉(zhuǎn)速與坐標(biāo)軸的進(jìn)給量必須保持一定的關(guān)系，即主軸每轉(zhuǎn)一圈，沿工件的軸坐標(biāo)必須按節(jié)矩進(jìn)給相應(yīng)的脈沖量。(5)恒線速切削控制利用車床進(jìn)行端面切削時(shí)，為了保證加工端面的粗糙度Ra小于某一值，要求工件

6、與刀尖的接觸點(diǎn)的線速度為恒值。(6)具有4象限驅(qū)動(dòng)能力要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)均可進(jìn)行自動(dòng)加、減速控制，并且加、減速時(shí)間要短。目前一般伺服主軸可以在1秒內(nèi)從靜止加速到6000r/min。（7）具有較高的精度與剛度，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音低。（8）良好的抗振性和熱穩(wěn)定性。第6章數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置2．對(duì)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本要求（1）高精度伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要具有較好的定位精度和輪廓加工精度，定位精度一般為0.01～0.001mm，甚至0.1um。（2）快速響應(yīng)為了提高生產(chǎn)率和保證加工精度，要求伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快。一般在200ms以內(nèi)，甚至小

7、于幾十毫秒；另一方面要求超調(diào)小，否則將形成過(guò)切，影響加工質(zhì)量。同時(shí)，要求系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性好，當(dāng)系統(tǒng)受到干擾時(shí)，振蕩小，恢復(fù)時(shí)間快。（3）調(diào)速范圍寬在數(shù)控機(jī)床中，要求進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的速度達(dá)到1～24000mm/min的范圍，即在1：24000的調(diào)速范圍內(nèi)，要求速度均勻、穩(wěn)定、無(wú)爬行、速降小。在零速時(shí)，要求電機(jī)有電磁轉(zhuǎn)矩，以維持定位精度。（4）低速大轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)控機(jī)床加工的特點(diǎn)是在低速時(shí)進(jìn)行重切削。所以，要求進(jìn)給伺服系統(tǒng)在低速時(shí)要有較大的轉(zhuǎn)矩輸出，以滿足切削加工的要求。（5）可逆運(yùn)行可逆運(yùn)行要求能靈活地正反向運(yùn)行。6.2數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)裝置目前

8、數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)方式有普通籠型異步電動(dòng)機(jī)配通用變頻器、變頻電動(dòng)機(jī)配通用變頻器、交流伺服電機(jī)配專用交流伺服主軸驅(qū)動(dòng)裝置和電主軸等方式。第6章數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置第6章數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置1）普通籠型異步電動(dòng)機(jī)配通