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伺服电机在提升机床定位精度中的设计与应用

发布日期:2021-08-19 17:25浏览次数:
数控机床自动控制系统所发出的控制指令是经过进 给驱动伺服电机转动衔接机械执行部件,最终完成机床精 准的进给运动和定位。数控机床的进给驱动系统是一种位 置随动与定位系统,表现为伺服电机能快速、精确地执行 由数控系统发出的运动命令信号输出,准确地控制机床进 给传动链的坐标运动。伺服电机的响应控制与衔接机械执 行部件在一定水平上决议了数控机床的运用性能,如高精 密机床,请求纳米级伺服电机。机床的最高挪动速度、轮廓 跟随速度、还有机床定位精度等。为了完成机床的高速、高 精加工等性能与之配套的功用部件如电主轴、直线电机、 伺服电机等得到了快速开展,应用范畴进一步扩展。 伺服电机转子转速受输入信号控制,电压信号转化为 转矩和转速,能快速反响,速度、位置精度十分精确。因而 在数控机床的定位精度中,用作执行元件,具有机电时间 常数小、线性度高等特性,对提升机床的定位精度十分关 键。本文以 FANUC伺服电机为例研讨设计在提升机床定 位精度中的应用。
1 FANUC伺服电动机
1.1 电机引见 伺服电机的某一实物如图 1所示。
(1)是电机编码器的插头;
(2)为电机的动力线插头;
(3)为电机的型号;
(4)电机的抱闸线插头(不带抱闸的电机没有此插头)。
1.2 伺服电机的特性 淤高速和高加速度。 高速性能好,普通额定转速能到达 2000耀3000。 于高精度。 准确的控制电机的转动,完成了位置,速度和力矩的 闭环控制,完成准确的定位,能够到达 0.001mm。 盂低噪音,低污染,高效节能。
2 FANUC伺服电动机设计原理[1] FANUC主要设计运用的伺服电动机有两种:一用于 主轴驱动的交流感应异步电动机。二用于伺服驱动的交流 永磁同步电动机。(图 2) 感应电动机的优势是有效控制电动机在额定转速区 间工作,输出额定速度范围内的恒功率。在数控机床中恒 功率特性常被用于稳定的转速输出比方主轴驱动,主轴刀 具切削进给时需求稳定的功率输出。普通主轴电动机的规 格以功率表示,例如主轴电动机标牌为 a22表示该主轴电 动机的功率为 22噪W。 同步电动机[1]转子采用永磁体,加之高分辨率编码器, 跟踪电动机转子实时旋转角度并反应给数控系统,经过位 置环、速度环、电流环控制保证转子的高精度同步定位,实 现了低速大扭矩及高精度同步旋转的恒转矩特性,这一特 性在数控机床中被用于伺服电动机驱动。伺服电动机规格 以扭矩表示,例如伺服电动机标牌为 a 22表示该伺服电 动机扭矩为 22晕·皂(牛·米)。 扭矩 T与功率 P之间的关系为 T棕=P由于 棕(弧度 秒 ) =2仔n/60(转/分)所以得出关系式 T=9550P/n其中扭矩 T 的计量单位为牛·米,功率 P的计量单位为千瓦,转速 n 的计量单位为转/分。 伺服电机在提升机床定位精度中的设计与应用 张军 ZHANG Jun (中国重汽集团大同齿轮有限公司,大同 037000) (China National Heavy Duty Truck Gear Co.,Ltd.,Datong 037000,China) 摘要院伺服电动机的转子转速遭到驱动信号输出控制,驱动信号变化控制反响快,信号定位精确,转速控制精度高。在机床数控系 统中,伺服电机可把所收到的驱动电信号转化成电动机轴上的角位移或角速度输出,精确的位移或速度使机床精确定位,因而伺服电 机的设计应用对提升机床定位精度十分关键。 Abstract: The rotor speed of th


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