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高速電火花小孔機系統技術應用

  作为高速電火花小孔機機床的執行機構,系統集電力電子器件、控制、驅动及保護为一體,并随着數字脈寬調制技術、特種電機材料技術、微電子技術及現代控制技術的進步,经曆了從步進到直流,進而到交流的發展曆程。數控機床中的系統種類繁多。

  系統是以機械運动的驅动設備一電动機为控制對象,以控制器为核心,以電力電子功率變換裝置为執行機構,在自动控制理論的指導下組成的電氣傳动自动控制系統。这類系統控制電动機的轉矩、轉速和轉角,将電能轉換为機械能,實現機械的運动要求。數控小孔機機床中,系統接收數控系統發出的位移、速度指令,经變換、放調與整大後,由電动機和機械傳动機構驅动機床坐标軸、主軸等,帶动工作台及刀架,通過軸的聯动使刀具相對工件産生各種複雜的機械運动,從而加工出用戶要求的複雜形狀工件。

  1、系統的結構

  從基本結構看,系統主要由控制器、功率驅动裝置、反饋裝置和電动機組成。控制器按照數控系統的給定值和通過反饋裝置檢測的實際運行值的差,調節控制量;功率驅动裝置作为系統的主回路,一方面按控制量的大小将電網中的電能作用到電动機上,調節電动機轉矩的大小;另一方面按電动機的要求把恒壓恒頻的電網供電轉換为電动機所需的交流電或直流電;電动機則按供電大小拖动機械運轉。

  2、進給系統的特性

  進給以數控小孔機機床的各坐标为控制對象,産生機床的切削進給運动。为此,要求進給能快速調節坐标軸的運动速度,并能精确地進行位置控制。具體要求其調速範圍寬、位移精度高、穩定性好、动态響應快。根據系統使用的電动機,進給可細分为步進、直流、交流和直線。

  (1)、步進系統

  步進是一種用脈沖信号控制,并将脈沖信号轉換成相應角位移的控制系統。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动機的轉速。如果停機後某些繞組仍保持通電狀态,則系統還具有自鎖能力。步進電动機每轉1周都有固定的步數,如500步、1000步、50000步等,理論上其步距誤差不會累計。步進結構簡單,符合系統數字化發展需要,但精度差、能耗高、速度低,且其功率越大移动速度越低。特别是步進易于失步,使其主要用于速度與精度要求不高的经濟型數控機床及舊設備改造。但近年發展起来的恒斬波驅动、PWM驅动、微步驅动、超微步驅动和混合技術,使步進電动機的高、低頻特性得到很大提高,特别是随着智能超微步驅动技術的發展,将把步進的性能提高到新的水平。

  (2)、直流系統

  直流的工作原理建立在電磁定律基礎上。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,分别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,直流的控制是一個單輸人單輸出的單變量控制系統,经典控制理論完全适用于这種系統,因此,直流系統控制簡單,調速性能優異,在數控機床的進給驅动中曾占據主導地位。然而,從實際運行考慮,直流電动機引人了機械換向裝置,其成本高、故障多、維護困難,经常因碳刷産生的火花而影響生産,并對其他設備産生電磁幹擾。同時,機械換向器的換向能力限制了電动機的容量和速度。電动機的電樞在轉子上,使得電动機效率低、散熱差。为改善換向能力、減小電樞的漏感,轉子變得短粗,影響了系統的动态性能。

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發布時間:2012/4/4 20:21:17 點擊率:1824 [返回上一頁]
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