數控機床的步進驅動系統是什麼
『壹』 數控機床的進給伺服系統分為哪三類
數控機床
數控機床是數字控制機床的簡稱,是一種裝有程序控制系統的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序,並將其解碼,從而使機床動作並加工零件。
數控機床的控制單元
數控機床的操作和監控全部在這個數控單元中完成,它是數控機床的大腦。
與普通機床相比,數控機床有如下特點:
●加工精度高,具有穩定的加工質量;
●可進行多坐標的聯動,能加工形狀復雜的零件;
●加工零件改變時,一般只需要更改數控程序,可節省生產准備時間;
●機床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量,生產率高(一般為普通機床的3~5倍);
●機床自動化程度高,可以減輕勞動強度;
●對操作人員的素質要求較高,對維修人員的技術要求更高。
數控機床一般由下列幾個部分組成:
●主機,他是數控機床的主題,包括機床身、立柱、主軸、進給機構等機械部件。他是用於完成各種切削加工的機械部件。
●數控裝置,是數控機床的核心,包括硬體(印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等)以及相應的軟體,用於輸入數字化的零件程序,並完成輸入信息的存儲、數據的變換、插補運算以及實現各種控制功能。
●驅動裝置,他是數控機床執行機構的驅動部件,包括主軸驅動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。他在數控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統實現主軸和進給驅動。當幾個進給聯動時,可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。
●輔助裝置,指數控機床的一些必要的配套部件,用以保證數控機床的運行,如冷卻、排屑、潤滑、照明、監測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作台、數控轉台和數控分度頭,還包括刀具及監控檢測裝置等。
●編程及其他附屬設備,可用來在機外進行零件的程序編制、存儲等。
自從1952年美國麻省理工學院研製出世界上第一台數控機床以來,數控機床在製造工業,特別是在汽車、航空航天、以及軍事工業中被廣泛地應用,數控技術無論在硬體和軟體方面,都有飛速發展。
加工中心
加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的一種高度自動化的多功能數控機床。工件在加工中心上經一次裝夾後,能對兩個以上的表面完成多種工序的加工,並且有多種換刀或選刀功能,從而使生產效率大大提高。
加工中心按其加工工序分為鏜銑和車削兩大類,按控制軸數可分為三軸、四軸和五軸加工中心。
『貳』 數控車床系統和步進驅動器接線
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『叄』 數控機床對機床進給伺服驅動系統有哪些要求
目前,數控機床伺服驅動系統主
要通過對交、直流伺服電機或步進電機等進給驅動元件的控制來實現。數控機床的伺服驅動系統作為一種實現切削刀具與工件間運動的進給驅動和執行機構,是數控
機床的一個重要組成部分,它在很大程度上決定了數控機床的性能,如數控機床的最高移動速度、跟蹤精度、定位精度等一系列重要指標取決於伺服驅動系統性能的
優劣。因此,隨著數控機床的發展,研究和開發高性能的伺服驅動系統,一直是現代數控機床研究的關鍵技術之一。 對數控機床伺服驅動系統的主要性能要求有下列幾點: (1) 進給速度范圍要大。不僅要滿足低速切削進給的要求,如5mm/min,還要能滿足高速進給的要求,如10000mm/min。 (2) 位
移精度要高。伺服系統的位移精度是指指令脈沖要求機床工作台進給的位移量和該指令脈沖經伺服系統轉化為工作台實際位移量之間的符合程度。兩者誤差愈小,伺
服系統的位移精度愈高。目前,高精度的數控機床伺服系統位移精度可達到在全程范圍內±5μm。通常,插補器或計算機的插補軟體每發出一個進給脈沖指令,伺
服系統將其轉化為一個相應的機床工作台位移量,我們稱此位移量為機床的脈沖當量。一般機床的脈沖當量為0.01~0.005mm脈沖,高精度的CNC機床
其脈沖當量可達0.001mm脈沖。脈沖當量越小,機床的位移精度越高。 (3) 跟隨誤差要小。即伺服系統的速度響應要快。 (4) 伺服系統的工作穩定性要好。要具有較強的抗干擾能力,保證進給速度均勻、平穩,從而使得能夠加工出粗糙度低的零件。
『肆』 數控機床的步進電動機伺服系統特點和應用分別是什麼#數控機床#
數控機床的步進電動機伺服系統特點和應用
步進電動機伺服系統一般構成典型的開內環容伺服系統,其基本機構如圖所示。在這種開環伺服系統中,執行元件是步進電動機。步進電動機是一種可將電脈沖轉換為機械角位移的控制電動機,並通過絲杠帶動工作台移動。通常該系統中無位置、速度檢測環節,其精度主要取決於步進電動機的步距角和與之相聯傳動鏈的精度。步進電動機的最高轉速通常均比直流伺服電動機和交流伺服電動機低,且在低速時容易產生振動,影響加工精度。但步進電動機伺服系統的製造與控制比較容易,在速度和精度要求不太高的場合有一定的使用價值,同時步進電動機細分技術的應用,使步進電動機開環伺服系統的定位精度顯著提高,並可有效地降低步進電動機的低速振動,從而使步進電動機伺服系統得到更加廣泛的應用。特別適合於中、低精度的經濟型數控機床和普通機床的數控化改造。步進電動機伺服系統主要應用於開環位置控制中,該系統由環形分配器、步進電動機、驅動電源等部分組成。這種系統簡單容易控制,維修方便且控制為全數字化,比較適應當前計算機技術發展的趨勢。
『伍』 數控車床都有什麼系統
按照伺服系統的控制方式,可以把數控系統分為以下幾類:
⑴開環控制數控系統
這類數控系統不帶檢測裝置,也無反饋電路,以步進電動機為驅動元件。CNC裝置輸出的進給指令(多為脈沖介面)經驅動電路進行功率放大,轉換為控制步進電動機各定子繞組依此通電/斷電的電流脈沖信號,驅動步進電動機轉動,再經機床傳動機構(齒輪箱,絲杠等)帶動工作台移動。這種方式控制簡單,價格比較低廉,從70年代開始,被廣泛應用於經濟型數控機床中。
⑵半閉環控制數控系統
位置檢測元件被安裝在電動機軸端或絲杠軸端,通過角位移的測量間接計算出機床工作台的實際運行位置(直線位移),由於閉環的環路內不包括絲杠、螺母副及機床工作台這些大慣性環節,由這些環節造成的誤差不能由環路所矯正,其控制精度不如全閉環控制數控系統,但其調試方便,成本適中,可以獲得比較穩定的控制特性,因此在實際應用中,這種方式被廣泛採用。
⑶全閉環控制數控系統
位置檢測裝置安裝在機床工作台上,用以檢測機床工作台的實際運行位置(直線位移),並將其與CNC裝置計算出的指令位置(或位移)相比較,用差值進行調節控制。這類控制方式的位置控制精度很高,但由於它將絲杠、螺母副及機床工作台這些連接環節放在閉環內,導致整個系統連接剛度變差,因此調試時,其系統較難達到高增益,即容易產生振盪。
(5)數控機床的步進驅動系統是什麼擴展閱讀
從硬體結構上的角度,數控系統到目前為止可分為兩個階段共六代,第一階段為數值邏輯控制階段,其特徵是不具有CPU,依靠數值邏輯實現數控所需的數值計算和邏輯控制,包括第一代是電子管數控系統,第二代是晶體管數控系統,第三代是集成電路數控系統;第二個階段為計算機控制階段,其特徵是直接引入計算機控制,依靠軟體計算完成數控的主要功能,包括第四代是小型計算機數控系統,第五代是微型計算機數控系統,第六代是PC數控系統。
由於上世紀90年代開始,PC結構的計算機應用的普及推廣,PC構架下計算機CPU及外圍存儲、顯示、通訊技術的高速進步,製造成本的大幅降低,導致PC構架數控系統日趨成為主流的數控系統結構體系。PC數控系統的發展,形成了「NC+PC」過渡型結構,既保留傳統NC硬體結構,僅將PC作為HMI。代表性的產品包括FANUC的160i,180i,310i,840D等。
還有一類即將數控功能集中以運動控制卡的形式實現,通過增擴NC控制板卡(如基於DSP的運動控制卡等)來發展PC數控系統。典型代表有美國DELTA TAU公司用PMAC多軸運動控制卡構造的PMAC-NC系統。另一種更加革命性的結構是全部採用PC平台的軟硬體資源,僅增加與伺服驅動及I/O設備通信所必需的現場匯流排介面,從而實現非常簡潔硬體體系結構。
『陸』 數控機床伺服系統有什麼概念簡介
數控機床是數字控制機床的簡稱,是一種裝有程序控制系統的自動化機床。數控機床的操作和監控全部在這個數控單元中完成,它是數控機床的大腦。
1、數控機床開環伺服系統
數控機床開環伺服系統通常不帶有位置檢測元件,伺服驅動元件多為步進電動機,輸入的數據經過數控系統的運算分配輸出指令脈沖。指令脈沖控制步進電動機轉動,再經過傳動機構,使執行部件移動或轉動。這種控制方式對執行機構的工作情況是不進行檢測的指令發出去不再反饋回來,稱為開環控制。這種控制方式調試方便,維修簡單,成本低,但控制的精度和速度受到限制,一般適用於精度要求不高的中、小型數控設備。
2、閉環伺服系統
數控機床閉環伺服控制方式必須具備檢測元件的條件檢測元件直接安裝在工作台上。當指令值發送到位置比較電路時,此時若工作台沒有移動,沒有反饋量,指令值使得伺服電動機轉動,並帶動工作台移動,此時檢測元件將工作台實際位移量反饋回去,在位置比較電路中與指令值進行比較,用比較後得到的差值進行控制,直至差值消除為止,這就叫做閉環控制。
這種數控機床控制方式的優點是精度高、速度快,但調試和維修比較復雜、成本高,一般用於運動速度和精度要求較高的大、中型數控設備。
3、半閉環伺服系統
這種數控機床控制方式對工作台的實際位置不進行檢測,而是通過與伺服電動機有的檢測元件間接測量出伺服電動機的轉角,進而推算出工作台的實際位移量,用此值與指令值進行比較,用差值實現控制。由於工作台沒有完全包括在控制迴路內,帶動工作台移動的滾珠絲杠誤差不能補償,因而稱之為半閉環伺服系統。半閉環伺服系統介於開環和閉環之間,精度比開環高,調試卻比閉環容易,成本也較低,是廣泛使用的一種數控系統。
『柒』 數控系統給步進驅動裝置的輸出信號是什麼
一般是兩個信號,一個是方向電平信號,另一個是脈沖信號。每一個脈沖步進電機轉動一個固定角度。
『捌』 敘述數控系統與步進電動機驅動連接的兩種形式
數控機床電氣故障分析與維修維護論文編號:JX424 論文字數:22848,頁數:40 摘 要 隨著現在機械零件精度要求的大幅提高以及國外機械精加工對我國機械製造業的影響,傳統型的機床已經無法滿足現代製造業的精度要求。而數控機床的產生與普及無疑給世界機械製造業帶來空前性的革新,其加工精度、效率、復雜曲面加工等等,是傳統機床所無法比擬的。我國數控起步較晚,與德國、美國等發達國家相比差了幾十年,現在國內數控仍然沒有完全自主知識產權,高檔數控系統基本依賴進口.我國在數控維修調試方面更是人才短缺,經驗匱乏,導致國內許多高檔數控機床都要聘請國外專家維修調試。本人有幸進入機床廠家,工作七年,接觸了國內外眾多數控機床及系統,如西門子、發那科、華中,凱恩帝等等。 本文從具體實踐出發,涵蓋系統、驅動、電機、電路等內容。在第一章節中,順帶介紹了數控設備的特徵以及其發展趨勢。第二、第三章節是本文的重點所在,在分析系統與驅動故障之前都是從原理著手,適當插入圖表,看起來也更為直觀,並且將故障全部歸類,其中系統部分歸為5大類,驅動部分歸為11類,然後逐步展開細分,加以闡述。驅動部分以伺服驅動為代表,因為目前數控機床在配置驅動時都以伺服為主,步進驅動由於精度低的缺點而趨於淘汰。第四章節簡單敘述了驅動系統的一般維護。本論文內容在結合理論知識的同時更注重平時經驗積累,故障分析通俗易懂,可作為數控操作、維修、調試的參考資料。關鍵詞:數控系統,伺服驅動,步進驅動,故障分析排除Abstract With the fact that the wide impact of rise and abroad machinery finish machining over our country machinery manufacturing instry , tradition type machine tool that machinery parts accuracy demands now already have no way to satisfy modern manufacturing instry's, accuracy demands. Numerical control machine tool creation brings unparalleled innovation to unparalleled innovation world machinery manufacturing instry but beyond doubt with popularizing , whose treating accuracy , efficiency , complicated curved surface treating etc., is that are what the tradition machine tool has no way to comparison. Our country numerical control starting has been later , has been several tens years less compared with the developed countries such as Germany , USA, still not complete independent intellectual property right of in the homeland numerical control now, top grade numerical control system is dependent on entrance basically. That our country maintains debugging aspect in numerical control is that talented person shortage , experience are deficient more , leads to a lot of top grade of in the homeland numeri
『玖』 數控機床的系統都有哪些
1、伺服系統
伺服系統是數控機床的最後環節,其性能將直接影響數控機床的精度和速度等技術指標,因此,對數控機床的伺服驅動裝置,要求具有良好的快速反應性能,准確而靈敏地跟蹤數控裝置發出的數字指令信號,並能忠實地執行來自數控裝置的指令,提高系統的動態跟隨特性和靜態跟蹤精度。
2、測量反饋系統
測量元件將數控機床各坐標軸的實際位移值檢測出來並經反饋系統輸入到機床的數控裝置中,數控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進行比較,並向伺服系統輸出達到設定值所需的位移量指令。
(9)數控機床的步進驅動系統是什麼擴展閱讀
伺服系統是數控機床的重要組成部分,用於實現數控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統的作用是把接受來自數控裝置的指令信息,經功率放大、整形處理後,轉換成機床執行部件的直線位移或角位移運動。
伺服系統包括驅動裝置和執行機構兩大部分。驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機是常用的驅動裝置。
數控裝置是數控機床的核心。現代數控裝置均採用CNC(Computer Numerical Control)形式,這種CNC裝置一般使用多個微處理器,以程序化的軟體形式實現數控功能,因此又稱軟體數控(Software NC)。
CNC系統是一種位置控制系統,它是根據輸入數據插補出理想的運動軌跡,然後輸出到執行部件加工出所需要的零件。因此,數控裝置主要由輸入、處理和輸出三個基本部分構成。而所有這些工作都由計算機的系統程序進行合理地組織,使整個系統協調地進行工作。
『拾』 數控車床的伺服電機與步進電機有什麼不同
伺服電機(伺服系統)比步進電機精度高
步進電機屬於伺服電機的一種,而伺服系統與步進電機才有區別。
伺服系統通常用在高精度微移動場合,以及高精度場合,而步進電機則使用在要求並不太高的場合,其二者的造價目前伺服系統略高於步進電機,但已經是越來越便宜了。 伺服系統其優越性遠高於步進電機,只是造價目前看來還略高一些而已。
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步進電機和交流伺服電機性能比較
步進電機是一種離散運動的裝置,它和現代數字控制技術有著本質的聯系。在目前國內的數字控制系統中,步進電機的應用十分廣泛。隨著全數字式交流伺服系統的出現,交流伺服電機也越來越多地應用於數字控制系統中。為了適應數字控制的發展趨勢,運動控制系統中大多採用步進電機或全數字式交流伺服電機作為執行電動機。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號),但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異。現就二者的使用性能作一比較。
一、控制精度不同
兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、 1.8°,五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產的一種用於慢走絲機床的步進電機,其步距角為0.09°;德國百格拉公司(BERGER LAHR)生產的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。
交流伺服電機的控制精度由電機軸後端的旋轉編碼器保證。以松下全數字式交流伺服電機為例,對於帶標准2500線編碼器的電機而言,由於驅動器內部採用了四倍頻技術,其脈沖當量為360°/10000=0.036°。對於帶17位編碼器的電機而言,驅動器每接收217=131072個脈沖電機轉一圈,即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。
二、低頻特性不同
步進電機在低速時易出現低頻振動現象。振動頻率與負載情況和驅動器性能有關,一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現象對於機器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時,一般應採用阻尼技術來克服低頻振動現象,比如在電機上加阻尼器,或驅動器上採用細分技術等。
交流伺服電機運轉非常平穩,即使在低速時也不會出現振動現象。交流伺服系統具有共振抑制功能,可涵蓋機械的剛性不足,並且系統內部具有頻率解析機能(FFT),可檢測出機械的共振點,便於系統調整。
三、矩頻特性不同
步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降,且在較高轉速時會急劇下降,所以其最高工作轉速一般在300~600RPM。交流伺服電機為恆力矩輸出,即在其額定轉速(一般為2000RPM或3000RPM)以內,都能輸出額定轉矩,在額定轉速以上為恆功率輸出。
四、過載能力不同
步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以松下交流伺服系統為例,它具有速度過載和轉矩過載能力。其最大轉矩為額定轉矩的三倍,可用於克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力,在選型時為了克服這種慣性力矩,往往需要選取較大轉矩的電機,而機器在正常工作期間又不需要那麼大的轉矩,便出現了力矩浪費的現象。
五、運行性能不同
步進電機的控制為開環控制,啟動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現象,停止時轉速過高易出現過沖的現象,所以為保證其控制精度,應處理好升、降速問題。交流伺服驅動系統為閉環控制,驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣,內部構成位置環和速度環,一般不會出現步進電機的丟步或過沖的現象,控制性能更為可靠。
六、速度響應性能不同
步進電機從靜止加速到工作轉速(一般為每分鍾幾百轉)需要200~400毫秒。交流伺服系統的加速性能較好,以松下MSMA 400W交流伺服電機為例,從靜止加速到其額定轉速3000RPM僅需幾毫秒,可用於要求快速啟停的控制場合。
綜上所述,交流伺服系統在許多性能方面都優於步進電機。但在一些要求不高的場合也經常用步進電機來做執行電動機。所以,在控制系統的設計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,選用適當的控制電機。
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