PLC雕刻机机床控制系统设计+接线图+流程图(4)
时间:2017-03-07 23:38 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
2方案论证 2.1 驱动方案选择 在数控雕刻机系统中，有X、Y、Z三轴和主轴的控制。由于它们的精度与控制方式上的不同，其驱动方案上的选择也不相同。 2.1.1主轴的驱动方式 在数控雕刻系统中，主轴一般采用交流电机驱动，作为其执行机构，通常采用变频调速方法，主要有普通变频驱动和控制、矢量控制驱动器的驱动和控制以及直接转矩控制三种控制方式。 （1）普通变频驱动 普通变频驱动为标量驱动和控制，其驱动控制特性为恒转矩驱动，输出功率和转速成正比。普通变频控制的动态性能不够理想，在低速时控制性能不佳，输出功率不够稳定，也不具备Z轴功能。但价格便宜、结构简单，一般用于磨床和普通的高速铣床等。 （2）矢量控制驱动 矢量控制技术模仿直流电动机的控制，以转子磁场定向，用矢量变换的方法来实现驱动和控制，具有良好的动态性能。矢量控制驱动器在刚启动时具有很大的转矩值，加之电主轴本身结构简单，惯性很小，故启动加速度大，可以实现启动后瞬时达到允许极限速度。这种驱动器又有开环和闭环两种，后者可以实现位置和速度的反馈，不仅具有更好的动态性能，还可以实现C轴功能；而前者动态性能稍差，也不具备Z轴功能，但价格较为便宜。 （3）直接转矩控制驱动 直接转矩控制是继矢量控制技术之后发展起来的又一种新型的高性能交流调速技术，其控制思想新颖，系统结构简洁明了，更适合于高速主轴的驱动，更能满足高速主轴高转速、宽调速范围、高速瞬间准停的动态特性和静态特性的要求，已成为交流传动领域的一个热点技术。 2.1.2 X、Y、Z轴的驱动方式 在数控系统中，三轴的驱动方式主要有步进驱动器+步进电机，混合伺服驱动器+电机及交流伺服驱动器+交流伺服电机这三种驱动方式。 （1）步进驱动器+步进电机 该驱动方式是目前市面上使用最多的驱动方式，最受欢迎的是三相混合式步进电机，约占90%以上的市场份额，究其原因是价格便宜，配上高细分驱动器后效果良好。但缺陷也比较明显，例如：共振、噪音、转速提高力矩降低、长时间工作容易丢步、电机温升过高等。 （2）混合伺服驱动器+电机 这种驱动方式在国内的使用一直没有普及，究其原因有很多，国内做混合伺服的厂家不多，而价格相对于交流伺服相比没有非常大的优势，只能在一些特殊的行业中使用。改进有：提高高速性能、减少发热，减少共振。 （3）交流伺服驱动器+交流伺服电机 这种驱动方式在雕刻机的使用还是比较少的，主要原因是价格比较高，另外交流伺服的应用对于机床的结构、电器、控制系统、传动系统都有一定的要求，因而交流伺服一般都是应用于高端的机型。交流伺服具有：响应快、力矩大、高转速、高精度、发热少，持续长时间工作，齐全的报警系统等。缺点：不同的设备要用不同的伺服参数，调节参数要求高水平的技术工程师。 2.1.3 伺服电机与步进电机比较 伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。 (责任编辑：qin) |