數(shù)控機(jī)床伺服及檢測(cè)技術(shù)

1、數(shù)控機(jī)床伺服數(shù)控機(jī)床伺服及檢測(cè)技術(shù)及檢測(cè)技術(shù) 2.1.2 1高速直流伺服電動(dòng)機(jī)高速直流伺服電動(dòng)機(jī) 1) 小慣量無(wú)槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)小慣量無(wú)槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī) 2) 空心杯電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)空心杯電樞直流伺服電動(dòng)機(jī) 2低速大扭矩寬調(diào)速電動(dòng)機(jī)低速大扭矩寬調(diào)速電動(dòng)機(jī) 2.1.3 1.基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 2.1.3 2.特點(diǎn)特點(diǎn) (1) 能承受高的峰值電流以滿足快的加減速的要能承受高的峰值電流以滿足快的加減速的要求。求。 (2) 長(zhǎng)期過(guò)載工作時(shí)具有大的熱容量。長(zhǎng)期過(guò)載工作時(shí)具有大的熱容量。 (3) 可與機(jī)床進(jìn)給絲杠直接連接?？膳c機(jī)床進(jìn)給絲杠直接連接。 (4) 在較大的加速度狀態(tài)下有良好的換向性能。在

2、較大的加速度狀態(tài)下有良好的換向性能。 (5) 在反復(fù)過(guò)載的情況下仍有較長(zhǎng)的壽命。在反復(fù)過(guò)載的情況下仍有較長(zhǎng)的壽命。 (6) 裝有精密的測(cè)速發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器或脈沖裝有精密的測(cè)速發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器或脈沖編碼器。編碼器。 2.2.1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 1）工作原理：）工作原理： 2）機(jī)械特性：指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速）機(jī)械特性：指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩（或負(fù)載電與電磁轉(zhuǎn)矩（或負(fù)載電流）之間的關(guān)系，反映了電動(dòng)機(jī)本身的靜、動(dòng)態(tài)特性。流）之間的關(guān)系，反映了電動(dòng)機(jī)本身的靜、動(dòng)態(tài)特性。 2.2.1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 3）機(jī)械特性分析：）機(jī)械特性分析： 當(dāng)勵(lì)

3、磁電流為額定且不變時(shí)有當(dāng)勵(lì)磁電流為額定且不變時(shí)有 = 為常數(shù)，其固為常數(shù)，其固有機(jī)械特性有機(jī)械特性 為一條略微下斜的直線。為一條略微下斜的直線。 (1) 當(dāng)轉(zhuǎn)矩當(dāng)轉(zhuǎn)矩 =O時(shí)，時(shí)， ，我們稱，我們稱 為理想空載為理想空載轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速。 (2)當(dāng)轉(zhuǎn)矩為額定值當(dāng)轉(zhuǎn)矩為額定值 時(shí)，時(shí)， 稱稱 為額定轉(zhuǎn)速，為額定轉(zhuǎn)速， 為額定轉(zhuǎn)速降落（額定速降，或靜為額定轉(zhuǎn)速降落（額定速降，或靜 態(tài)速降）。態(tài)速降）。 2.2.1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 3）機(jī)械特性分析：）機(jī)械特性分析： 當(dāng)勵(lì)磁電流為額定且不變時(shí)有當(dāng)勵(lì)磁電流為額定且不變時(shí)有 = 為常數(shù)，其固有機(jī)械特為常數(shù)，其固有機(jī)械特 性性 為

4、一條略微下斜的直線。為一條略微下斜的直線。(3)令令 則則 稱稱 為機(jī)械特性的斜率。為機(jī)械特性的斜率。 愈大，機(jī)械特性曲線愈向下垂，特愈大，機(jī)械特性曲線愈向下垂，特 性愈性愈“軟軟”； 愈小，機(jī)械特性曲線愈平，特性愈愈小，機(jī)械特性曲線愈平，特性愈“硬硬”。(4)因電樞電流因電樞電流 與轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩 成正比，機(jī)械特性方程可改寫(xiě)為：成正比，機(jī)械特性方程可改寫(xiě)為： 2.2.2直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法 1改變電樞供電電壓改變電樞供電電壓U調(diào)壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速 1）調(diào)速原理：）調(diào)速原理： 若勵(lì)磁電流保持在額定值，即若勵(lì)磁電流保持在額定值，即 = ，則電機(jī)轉(zhuǎn)速為：，則電機(jī)轉(zhuǎn)速為： 或或 2）機(jī)械

5、特性：）機(jī)械特性： 2.2.2直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法 1改變電樞供電電壓改變電樞供電電壓U調(diào)壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速 3）分析：）分析：（1）改變電樞電壓）改變電樞電壓U時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)速時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)速n0將改變。將改變。（2）特性曲線斜率）特性曲線斜率 與電壓與電壓U無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。 4）調(diào)速特性：）調(diào)速特性：（1）U只能小于電樞額定電壓只能小于電樞額定電壓Unom，故，故n0n0nom基速以下基速以下的調(diào)速。的調(diào)速。（2）若保持電樞電流）若保持電樞電流 不變，而不變，而 亦不變，則轉(zhuǎn)矩為恒定值亦不變，則轉(zhuǎn)矩為恒定值恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 2.2.2直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

6、方法 2改變勵(lì)磁磁通改變勵(lì)磁磁通 1）調(diào)速原理：）調(diào)速原理： 保持電樞電壓保持電樞電壓U= 不變，改變勵(lì)磁電流即改變磁通不變，改變勵(lì)磁電流即改變磁通 調(diào)速調(diào)速。勵(lì)磁電流只能減小，則。勵(lì)磁電流只能減小，則 。2）機(jī)械特性）機(jī)械特性 n0將隨將隨 的下降而上升，機(jī)械特性斜率的下降而上升，機(jī)械特性斜率 將變大，特性變將變大，特性變 “軟軟”。 2.2.2直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法 2改變勵(lì)磁磁通改變勵(lì)磁磁通 3）調(diào)速特點(diǎn)：）調(diào)速特點(diǎn)：（1）減弱磁通將使電機(jī)轉(zhuǎn)速升高。）減弱磁通將使電機(jī)轉(zhuǎn)速升高。（2）屬于恒定功率調(diào)速。）屬于恒定功率調(diào)速。 3改變電樞回路電阻調(diào)速改變電樞回路電阻調(diào)速 2.

7、3.1直流脈寬調(diào)制基本原理直流脈寬調(diào)制基本原理 利用大功率晶體管的開(kāi)關(guān)特性來(lái)調(diào)制固定電壓的直流電源，利用大功率晶體管的開(kāi)關(guān)特性來(lái)調(diào)制固定電壓的直流電源，按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)內(nèi)“接通接通”與與“斷開(kāi)斷開(kāi)”時(shí)間的長(zhǎng)短，通過(guò)改變直流伺服電動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短，通過(guò)改變直流伺服電動(dòng)機(jī)電樞上電壓的機(jī)電樞上電壓的“占空比占空比”來(lái)改變平均電壓的大小，從而控來(lái)改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 2.3.2調(diào)制過(guò)程調(diào)制過(guò)程 占空比：電壓平均值占空比：電壓平均值 占空比占空比， 改變脈沖的占空比，電動(dòng)機(jī)兩端電壓

8、的平均值也隨之改變改變脈沖的占空比，電動(dòng)機(jī)兩端電壓的平均值也隨之改變 2.3.3 直流直流PWM伺服驅(qū)動(dòng)裝置伺服驅(qū)動(dòng)裝置 控制原理框圖控制原理框圖 2.3.3 直流直流PWM伺服驅(qū)動(dòng)裝置伺服驅(qū)動(dòng)裝置 2.驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)說(shuō)明驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)說(shuō)明1）功率轉(zhuǎn)換電路）功率轉(zhuǎn)換電路從主電源將能量傳遞給電動(dòng)機(jī)的電路，橋式（從主電源將能量傳遞給電動(dòng)機(jī)的電路，橋式（H型）功率轉(zhuǎn)換電路。型）功率轉(zhuǎn)換電路。2）控制電路）控制電路恒頻率波形發(fā)生器、脈沖寬度調(diào)制電路、基極驅(qū)動(dòng)恒頻率波形發(fā)生器、脈沖寬度調(diào)制電路、基極驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等。電路、保護(hù)電路等。（1） 恒頻率波形發(fā)生器恒頻率波形發(fā)生器產(chǎn)生恒定頻率的振蕩源以作為時(shí)間

9、比較產(chǎn)生恒定頻率的振蕩源以作為時(shí)間比較的基準(zhǔn)。三角波或鋸齒波。的基準(zhǔn)。三角波或鋸齒波。（2） 脈沖寬度調(diào)制電路脈沖寬度調(diào)制電路是電壓是電壓/脈寬轉(zhuǎn)換電路脈寬轉(zhuǎn)換電路PWM信號(hào)形信號(hào)形成電路成電路電壓比較器：兩個(gè)輸入端上分別施加三角波信號(hào)和控電壓比較器：兩個(gè)輸入端上分別施加三角波信號(hào)和控制信號(hào)電壓。制信號(hào)電壓。 2.3.3 直流直流PWM伺服驅(qū)動(dòng)裝置伺服驅(qū)動(dòng)裝置 2.驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)說(shuō)明驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)說(shuō)明1）功率轉(zhuǎn)換電路）功率轉(zhuǎn)換電路從主電源將能量傳遞給電動(dòng)機(jī)的電路，橋式（從主電源將能量傳遞給電動(dòng)機(jī)的電路，橋式（H型）功率轉(zhuǎn)換電路。型）功率轉(zhuǎn)換電路。2）控制電路）控制電路恒頻率波形發(fā)生器、脈沖寬度調(diào)制電路、基極驅(qū)動(dòng)恒頻率波形發(fā)生器、脈沖寬度調(diào)制電路、基極驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等。電路、保護(hù)電路等。（3） 脈沖分配電路脈沖分配電路分配給基極驅(qū)動(dòng)電路以滿足功率轉(zhuǎn)換分配給基極驅(qū)動(dòng)電路以滿足功率轉(zhuǎn)換電路工作制式電路工作制式“通通”、“斷斷”時(shí)序的脈