1、第一节步进电动机及其驱动控制步进电动机作为数控机床的进给驱动,一般采用开环的控制结构。一、步进电动机(一)步进电动机的基本类型图5-1三相反应式步进电动机的工作原理图5-2定子与转子的磁极二、步进驱动控制基础步进电动机的运行特性不仅与步进电动机本身和负载有关,还与配套使用的驱动控制装置有着十分密切的关系。图5-3硬环分驱动与数控装置的连接1.硬件环分器 图5-4集成芯片的引脚图和三相六拍接线图a)管脚图b)接线图2.软件环分器图5-5软环分驱动与数控装置的连接图图5-6恒流斩波驱动电路及电流波形图a)恒流斩波驱动电路b)电流波形图图5-7四相步进电动机驱动电路图图5-8步进电动机驱动器的外形及
2、接口图三、步进电动机驱动器及应用图5-9拨动开关示意图图5-10混合式步进电动机驱动器的典型接线图第二节直流伺服电动机及其驱动控制随着数控技术的发展,对驱动执行元件的要求越来越高,一般的电动机已不能满足数控机床对伺服控制的要求。一、直流伺服电动机的结构和工作原理普通的直流电动机虽然容易进行调速,但由于转动惯量大,动态特性差,无法满足伺服系统的控制要求,因此,在伺服系统中常用大功率直流伺服电动机,如小惯量直流伺服电动机和宽调速直流伺服电动机等。图5-11永磁式宽调速直流伺服电动机的结构示意图1转轴2电枢绕组3电枢铁心4磁极(永磁体)5换向器6电刷7低纹波测速机图5-12永磁式宽调速直流伺服电动机
3、的工作原理示意图二、直流进给伺服驱动控制基础数控机床直流进给伺服系统多采用永磁式直流伺服电动机作为执行元件,为了与伺服系统所要求的负载特性相吻合,常采用控制电动机电枢电压的方法来控制输出转矩和转速。图5-13PWM降压斩波器原理及输出波形 图5-14桥式斩波器原理及输出波形2.速度控制单元上的指示灯报警 1.CRT和速度控制单元上无报警的故障 第三节交流伺服电动机及其驱动控制近年来,随着大功率半导体器件、变频技术、现代控制理论以及微处理器等大规模集成电路技术的进步,交流伺服电动机有了飞速的发展。一、交流伺服电动机交流伺服电动机分为异步型和同步型两种。图5-16永磁同步交流伺服电动机结构示意图a
4、)结构示意图b)结构剖面示意图1定心2永久磁铁3轴向通风孔4转轴5铁心6定子三相绕组7脉冲编码器8接线盒9压板图5-17永磁同步交流伺服电动机的工作原理二、SPWM变频控制器永磁交流同步伺服电动机的同步转速与电源的频率存在严格的对应关系,即在电源电压和频率固定不变时,它的转速是稳定不变的。图5-18交-直-交变频器图5-19等效的SPWM波形图5-20三相SPWM变频控制器电路a)主电路b)控制电路1.驱动器上的状态指示灯报警2.伺服驱动器上的7段数码管报警 表5-3FANUC?C/i系列(SVU型)7段数码管状态一览表第四节直流主轴电动机及其驱动控制机床主轴驱动和进给有很大差别,对直流主轴伺
5、服电动机要求有很宽的调速范围和提供大的转矩和功率。主轴驱动采用直流主轴电动机时在结构上与永磁式直流进给伺服电动机不同。一、主轴直流电动机 二、直流主轴驱动控制系统数控机床常用的直流主轴驱动系统的原理框图如图5-23所示。图5-23直流主轴驱动系统原理图图5-24三相桥式反并联逻辑无环流可逆调速系统的主回路a)主回路b)简图1.主轴电动机不转2.电动机转速异常或转速不稳定3.主轴电动机振动或噪声太大4.发生过流报警5.速度偏差过大6.熔断器熔丝熔断7.热继电器保护8.电动机过热9.过电压吸收器烧坏10.运转停止11.LED2灯亮12.速度达不到最高转速13.主轴在加/减速时工作不正常14.电动机
6、电刷磨损严重或电刷面上有划痕第五节交流主轴电动机及其调速控制交流主轴电动机是一种具有笼式转子的三相感应电动机,它具有转子结构简单、坚固、价格便宜、过载能力强、使用维护方便等特点。一、交流主轴伺服电动机三相异步交流伺服电动机有笼型和线绕型之分,笼式转子被认为是所能采用的最简单、最牢固的机械结构,能传递很大的转矩,承受很高的转速,得到广泛的应用。图5-251PH系统交流主轴电动机外形图图5-26交流主轴电动机的特性曲线图交流主轴驱动系统的原理如图5-27所示。图5-27交流主轴驱动系统的原理框图二、交流主轴驱动系统 2.根据驱动器报警显示的故障诊断 1.电源指示灯PIL不亮 表5-4交流主轴驱动系统报警故障诊断表表5-4交流主轴驱动系统报警故障诊断表3.电动机不转或转速不正常4.运行时振荡或有噪声5.电动机制动时有不正常的噪声6.转速超调或出现振荡7.切削功率下降8.主轴定向准停定位不准9.加/减速时间太长
