數(shù)控機床控制技術基礎第五章課件

1、第一節(jié)步進電動機及其驅動控制步進電動機作為數(shù)控機床的進給驅動,一般采用開環(huán)的控制結構。一、步進電動機 (一)步進電動機的基本類型圖5-1三相反應式步進電動機的工作原理圖5-2定子與轉子的磁極二、步進驅動控制基礎步進電動機的運行特性不僅與步進電動機本身和負載有關,還與配套使用的驅動控制裝置有著十分密切的關系。圖5-3硬環(huán)分驅動與數(shù)控裝置的連接1.硬件環(huán)分器 圖5-4集成芯片的引腳圖和三相六拍接線圖a)管腳圖b)接線圖2.軟件環(huán)分器圖5-5軟環(huán)分驅動與數(shù)控裝置的連接圖圖5-6恒流斬波驅動電路及電流波形圖a)恒流斬波驅動電路b)電流波形圖圖5-7四相步進電動機驅動電路圖圖5-8步進電動機驅動器的外形

2、及接口圖三、步進電動機驅動器及應用圖5-9撥動開關示意圖圖5-10混合式步進電動機驅動器的典型接線圖第二節(jié)直流伺服電動機及其驅動控制隨著數(shù)控技術的發(fā)展,對驅動執(zhí)行元件的要求越來越高,一般的電動機已不能滿足數(shù)控機床對伺服控制的要求。 一、直流伺服電動機的結構和工作原理普通的直流電動機雖然容易進行調速,但由于轉動慣量大,動態(tài)特性差,無法滿足伺服系統(tǒng)的控制要求,因此,在伺服系統(tǒng)中常用大功率直流伺服電動機,如小慣量直流伺服電動機和寬調速直流伺服電動機等。 圖5-11永磁式寬調速直流伺服電動機的結構示意圖1轉軸2電樞繞組3電樞鐵心4磁極(永磁體)5換向器6電刷7低紋波測速機圖5-12永磁式寬調速直流伺服

3、電動機的工作原理示意圖二、直流進給伺服驅動控制基礎數(shù)控機床直流進給伺服系統(tǒng)多采用永磁式直流伺服電動機作為執(zhí)行元件,為了與伺服系統(tǒng)所要求的負載特性相吻合,常采用控制電動機電樞電壓的方法來控制輸出轉矩和轉速。圖5-13PWM降壓斬波器原理及輸出波形 圖5-14橋式斬波器原理及輸出波形2.速度控制單元上的指示燈報警 1.CRT和速度控制單元上無報警的故障 第三節(jié)交流伺服電動機及其驅動控制近年來,隨著大功率半導體器件、變頻技術、現(xiàn)代控制理論以及微處理器等大規(guī)模集成電路技術的進步,交流伺服電動機有了飛速的發(fā)展。 一、交流伺服電動機交流伺服電動機分為異步型和同步型兩種。圖5-16永磁同步交流伺服電動機結構

4、示意圖a)結構示意圖b)結構剖面示意圖1定心2永久磁鐵3軸向通風孔4轉軸5鐵心6定子三相繞組7脈沖編碼器8接線盒9壓板圖5-17永磁同步交流伺服電動機的工作原理二、SPWM變頻控制器永磁交流同步伺服電動機的同步轉速與電源的頻率存在嚴格的對應關系,即在電源電壓和頻率固定不變時,它的轉速是穩(wěn)定不變的。圖5-18交-直-交變頻器圖5-19等效的SPWM波形圖5-20三相SPWM變頻控制器電路a)主電路b)控制電路1.驅動器上的狀態(tài)指示燈報警2.伺服驅動器上的7段數(shù)碼管報警 表5-3FANUC?C/i系列(SVU型)7段數(shù)碼管狀態(tài)一覽表第四節(jié)直流主軸電動機及其驅動控制機床主軸驅動和進給有很大差別,對直

5、流主軸伺服電動機要求有很寬的調速范圍和提供大的轉矩和功率。主軸驅動采用直流主軸電動機時在結構上與永磁式直流進給伺服電動機不同。一、主軸直流電動機 二、直流主軸驅動控制系統(tǒng)數(shù)控機床常用的直流主軸驅動系統(tǒng)的原理框圖如圖5-23所示。 圖5-23直流主軸驅動系統(tǒng)原理圖圖5-24三相橋式反并聯(lián)邏輯無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)的主回路a)主回路b)簡圖1.主軸電動機不轉2.電動機轉速異?；蜣D速不穩(wěn)定3.主軸電動機振動或噪聲太大4.發(fā)生過流報警5.速度偏差過大6.熔斷器熔絲熔斷7.熱繼電器保護8.電動機過熱9.過電壓吸收器燒壞10.運轉停止11.LED2燈亮12.速度達不到最高轉速13.主軸在加/減速時工作不正常1

6、4.電動機電刷磨損嚴重或電刷面上有劃痕第五節(jié)交流主軸電動機及其調速控制交流主軸電動機是一種具有籠式轉子的三相感應電動機,它具有轉子結構簡單、堅固、價格便宜、過載能力強、使用維護方便等特點。 一、交流主軸伺服電動機三相異步交流伺服電動機有籠型和線繞型之分,籠式轉子被認為是所能采用的最簡單、最牢固的機械結構,能傳遞很大的轉矩,承受很高的轉速,得到廣泛的應用。圖5-251PH系統(tǒng)交流主軸電動機外形圖圖5-26交流主軸電動機的特性曲線圖交流主軸驅動系統(tǒng)的原理如圖5-27所示。圖5-27交流主軸驅動系統(tǒng)的原理框圖二、交流主軸驅動系統(tǒng) 2.根據(jù)驅動器報警顯示的故障診斷 1.電源指示燈PIL不亮 表5-4交流主軸驅動系統(tǒng)報警故障診斷表表5-4