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步进电动机驱动系统设计举例

信息摘要:

在进给伺服系统中,步进电机需要完成两项任务:一是传递转矩,它应克服机床工作台与导轨间的摩擦力及切削阻力等负载转矩,通过滚珠丝杠带动工作台。按指令要求快速进退或切削加工;二是传递信息,即根据指令要求精确定位,接收一个脉冲,步进电机就转过一个固定的角度,经过传动机构驱动工作台,使之按规定方向移动一个

 在进给伺服系统中,步进电机需要完成两项任务:一是传递转矩,它应克服机床工作台与导轨间的摩擦力及切削阻力等负载转矩,通过滚珠丝杠带动工作台。按指令要求快速进退或切削加工;二是传递信息,即根据指令要求精确定位,接收一个脉冲,步进电机就转过一个固定的角度,经过传动机构驱动工作台,使之按规定方向移动一个脉冲当量的距离。因此指令脉冲总数也就决定了机床的总位移量,而指令脉冲频率决定了工作台的移动速度。

    每台步进电机可驱动一个坐标的伺服机构,利用两个或三个坐标轴连动就能加工出一定的几何形状来。数控铣床工作原理框图。在这种开环数控机床中,由于计算机的速度和精度都很高,完全能满足数控机床高速度、高精度的要求;因而数控机床的精度好坏和速度快慢等完全取决于步进电动机的伺服系统性能“只要步进电动机伺服系统的选择及应用得当,可以满足一般数控铣床速度和精度的要求。下面介绍步进电动机伺服系统在XK5040数控立式升降台铣床中的应用实例。

    2.伺服胆动系统特点

    ①主要特点是:三坐标均采用功率步进电机,经过两对齿轮减速直接驱动进给丝杠。坐标各选用一台100D型步进电机。

    ②三坐标功率步进电动机均采用300/12 V高频晶闸管驱动电源,通电方式为三相六拍。该驱动电源采用单脉冲定能量驱动,切换能力强,重复工作频率高,并有较好的启动性能和带负载能力。

    ③数控铣床在自动升降频过程中,可以切削加工。为了保证刀具移动的实际轨迹与指令一致,必须使联动各坐标的升降频时间严格相等。一般均采用数字式升降频电路。本例采用了固定时间常数的指令型升降频电路。系统电路图从略。

    3.应用效果

    ①机床进给系统采用功率步进电动机开环驱动,达到厂设计标准。经过实测,加工的0100 mm圆度公差在0.04 mm以内,加反向间隙补偿后可控制在范围内。表面粗糙度Ra<2.5 5m,

  ②采用了手动快速的自动升降频电路,切削进给速度可达1. 2 m/min速进给速度可达2 m/min,达到了数控铣床速度要求快


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