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    數控系統分類有哪些

    責任編輯: admin發表時間: 2015/2/10 20:24:36【

    數控系統分類有哪些。(一)步進伺服系統,步進伺服是一種用脈沖信號進行控制,并將脈沖信號轉換成角位移的控制系統。其角位移與脈沖數成正比,轉速與脈沖頻率成正比,通過改變脈沖頻率可調節電動機的轉速。如果停機后某些繞組仍保持通電狀態,則系統還具有自鎖能力。步進電動機每轉一周都有固定的步數,如500步、1000步、50 000步等等,從理論上講其步距誤差不會累計。步進伺服結構簡單,符合系統數字化發展需要,但精度差、能耗高、速度低,且其功率越大移動速度越低。特別是步進伺服易于失步,使其主要用于速度與精度要求不高的經濟型數控機床及舊設備改造。但近年發展起來的恒斬波驅動、PWM驅動、微步驅動、超微步驅動和混合伺服技術,使得步進電動機的高、低頻特性得到了很大的提高,特別是隨著智能超微步驅動技術的發展,將把步進伺服的性能提高到一個水平。


    (二)直流伺服系統,直流伺服的工作原理是建立在電磁力定律基礎上。與電磁轉矩相關的是互相獨立的兩個變量主磁通與電樞電流,它們分別控制勵磁電流與電樞電流,可方便地進行轉矩與轉速控制。另一方面從控制角度看,直流伺服的控制是一個單輸入單輸出的單變量控制系統,經典控制理論完全適用于這種系統,因此,直流伺服系統控制簡單,調速性能優異,在數控機床的進給驅動中曾占據著主導地位。


    然而,從實際運行考慮,直流伺服電動機引入了機械換向裝置。其成本高,故障多,維護困難,經常因碳刷產生的火花而影響生產,并對其他設備產生電磁干擾。同時機械換向器的換向能力,限制了電動機的容量和速度。電動機的電樞在轉子上,使得電動機效率低,散熱差。為了改善換向能力,減小電樞的漏感,轉子變得短粗,影響了系統的動態性能。


    (三)交流伺服系統,針對直流電動機的缺陷,如果將其做“里翻外”的處理,即把電驅繞組裝在定子、轉子為永磁部分,由轉子軸上的編碼器測出磁極位置,就構成了永磁無刷電動機,同時隨著矢量控制方法的實用化,使交流伺服系統具有良好的伺服特性。其寬調速范圍、高穩速精度、快速動態及四象限運行等良好的技術性能,使其動、靜態特性已完全可與直流伺服系統相媲美。同時可實現弱磁高速控制,拓寬了系統的調速范圍,高性能伺服驅動的要求。


    目前,在機床進給伺服中采用的主要是永磁同步交流伺服系統,有三種類型:模擬形式、數字形式和軟件形式。模擬伺服用途單一,只接收模擬信號,位置控制通常由上位機實現。數字伺服可實現一機多用,如做速度、力矩、位置控制??山邮漳M指令和脈沖指令,各種參數均以數字方式設定,穩定性好。具有較豐富的自診斷、報警功能。軟件伺服是基于微處理器的全數字伺服系統。其將各種控制方式和不同規格、功率的伺服電機的監控程序以軟件實現。使用時可由用戶設定代碼與相關的數據即自動進入工作狀態。配有數字接口,改變工作方式、更換電動機規格時,只需重設代碼即可,故也稱萬能伺服。


    交流伺服已占據了機床進給伺服的主導地位,并隨著技術的發展而不斷完善,具體體現在三個方面。一是系統功率驅動裝置中的電力電子器件不斷向高頻化方向發展,智能化功率模塊得到普及;二是基于微處理器嵌入式平臺技術的成熟,將促進先進控制算法;三是網絡化制造模式的推廣及現場總線技術的成熟,將使基于網絡的伺服控制成為可能。


    (四)直線伺服系統,直線伺服系統采用的是一種直接驅動方式(Direct Drive),與傳統的旋轉傳動方式相比,最大特點是取消了電動機到工作臺間的一切機械中間傳動環節,即把機床進給傳動鏈的長度縮短為零。這種“零傳動” 方式,帶來了旋轉驅動方式無法達到的性能指標,如加速度可達3g以上,為傳統驅動裝置的10~20倍,進給速度是傳統的4~5倍。從電動機的工作原理來講,直線電動機有直流、交流、步進、永磁、電磁、同步和異步等多種方式;而從結構來講,又有動圈式、動鐵式、平板型和圓筒型等形式。目前到數控機床上的主要有高精度高頻響小行程直線電動機與大推力長行程高精度直線電動機兩類。


    直線伺服是高速高精數控機床的理想驅動模式,受到機床廠家的重視,技術發展迅速。在2001年歐洲機床展上,有幾十家公司展出直線電動機驅動的高速機床,快移速度達100~120m/min,加速度 1.5~2g,其中尤以德國DMG公司與日本MAZAK公司最具代表性。2000年DMG公司已有28種機型采用直線電動機驅動,年產1500多臺,約占總產量的1/3。而MAZAK公司最近也將推出基于直線伺服系統的超音速加工中心,切削速度8馬赫,主軸最高轉速80000r/min,快移速度500m /min,加速度6g。所有這些,都標志著以直線電動機驅動為代表的第二代高速機床,將取代以高速滾珠絲杠驅動為代表的第一代高速機床,并在使用中逐步占據主導地位。

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