義數(shù)字程序控制技術(shù)

1、優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔PAGEPAGE11優(yōu)選文檔PAGE第三章數(shù)字程序控制技術(shù)補(bǔ)：數(shù)控是采用數(shù)字電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)控制的系統(tǒng)，它包括次序控制和數(shù)字程序控制兩部分.次序控制：微機(jī)次序控制方式是指以起初規(guī)定好的時(shí)間或條件為依照，按起初規(guī)定好的動(dòng)作次序次序地進(jìn)行工作.一般地，把準(zhǔn)時(shí)序或事序規(guī)定工作的自動(dòng)控制稱為次序控制.次序控制的特點(diǎn)：(1)控制系統(tǒng)的輸入和輸出信號(hào)都是開關(guān)量信號(hào).次序控制系統(tǒng)控制生產(chǎn)機(jī)械依次次序動(dòng)作，動(dòng)作的變換是依照現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)的邏輯判斷或時(shí)序的判斷來決定的.為了保證系統(tǒng)可靠的工作，有的系統(tǒng)中，需對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或控制對(duì)象的實(shí)質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)或測(cè)量，將結(jié)果及時(shí)地反響給系統(tǒng)

2、控制器，這就需要增加檢測(cè)機(jī)構(gòu)；為了調(diào)整方便，并實(shí)現(xiàn)工作時(shí)的監(jiān)察以及故障時(shí)的報(bào)警，一般要有顯示和報(bào)警電路.數(shù)字程序控制主要用于機(jī)床的自動(dòng)控制，如用于銑床，車床，加工中心，線切割機(jī)以及焊接機(jī)，氣割機(jī)等的自動(dòng)控制系統(tǒng)中.采用數(shù)字程序控制的機(jī)床叫做數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床擁有能夠加工形狀復(fù)雜的部件，加工精度高，生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)機(jī)床自動(dòng)化的一個(gè)重要的發(fā)展方向.本章主要介紹數(shù)字程序控制基礎(chǔ)，逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理，步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù).3.1數(shù)字程序控制基礎(chǔ)數(shù)字程序控制，就是計(jì)算機(jī)依照輸入的指令和數(shù)據(jù)，控制生產(chǎn)機(jī)械（如各種加工機(jī)械）依照規(guī)定的次序，運(yùn)動(dòng)軌跡，運(yùn)動(dòng)距離和運(yùn)動(dòng)速度等規(guī)律自動(dòng)的完成工作的自動(dòng)控制.世界

3、上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床是1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT：MassachusettesInstituteofTechnology馬薩諸塞州）伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出來的，主要目的是為了滿足高精度和高效率的加工復(fù)雜部件的需要.在部件的加工過程中，二維和三維輪廓零件的加工是很困難的，而有了數(shù)控機(jī)床后則顯得特別簡(jiǎn)單.初期的數(shù)控（NC:NumericalControl）機(jī)床是以數(shù)字電路技術(shù)為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)的，隨著小型和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，70年代初期在數(shù)控系統(tǒng)中利用了計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制，從而出生了計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）.數(shù)控系一致般由輸入裝置，輸出裝置，控制器和插補(bǔ)器等四大部分組成，這些功能都由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來完成.計(jì)

4、算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(ComputerNumericalControl)，簡(jiǎn)稱CNC系統(tǒng).它是經(jīng)過軟件實(shí)現(xiàn)控制，要想改變控制功能，只要改變相應(yīng)的控制程序，硬件電路不作或只作極少改動(dòng)，所以通用性和靈便性都很好.微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的組成當(dāng)CNC系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)采用微機(jī)時(shí)，就成為微機(jī)數(shù)控(MNC)系統(tǒng)了，其組成如圖1/113.1所示.輸入裝置一般指微機(jī)的輸入設(shè)備，如鍵盤.其作用是輸入數(shù)控系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)控制時(shí)所必需的各種外面控制信息和加工數(shù)據(jù)信息.圖3.1微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)組成框圖微機(jī)微機(jī)是MNC系統(tǒng)運(yùn)算和控制的核心.在系統(tǒng)軟件指揮下，微機(jī)依照輸入信息，完成數(shù)控插補(bǔ)器和控制器運(yùn)算，并輸出相應(yīng)的控制和進(jìn)給信號(hào).若為閉

5、環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，則由地址檢測(cè)裝置輸出的反響信息也送入微機(jī)進(jìn)行辦理.輸出裝置一般包括輸出緩沖電路、隔斷電路、輸出信號(hào)功率放大器、各種顯示設(shè)備等.在微機(jī)控制下，輸出裝置一方面顯示加工過程中的各有關(guān)信息，另一方面向被控生產(chǎn)機(jī)械輸出各種有關(guān)的開關(guān)量控制信號(hào)(冷卻、啟、停等)，還向伺服機(jī)構(gòu)發(fā)出進(jìn)給脈沖信號(hào)等.伺服機(jī)構(gòu)一般包括各種伺服元件和功率驅(qū)動(dòng)元件.其功能是將輸出裝置發(fā)出的進(jìn)給脈沖變換成生產(chǎn)機(jī)械相應(yīng)部件的機(jī)械位移(線位移、角位移)運(yùn)動(dòng).加工機(jī)械即數(shù)控系統(tǒng)的控制對(duì)象，各種機(jī)床、織機(jī)等.目前已有特地為數(shù)控裝置配套設(shè)計(jì)的各種機(jī)械，如各種數(shù)控機(jī)床，它們的機(jī)械結(jié)構(gòu)與一般機(jī)床有較大的差異.微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的分類按用途分類

6、一般數(shù)控系統(tǒng)多坐標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)按控制對(duì)象的運(yùn)動(dòng)軌跡分類數(shù)控系統(tǒng)按控制方式來分類，能夠分為點(diǎn)位控制，直線切削控制和輪廓切削控制.這三種控制方式都是運(yùn)動(dòng)的軌跡控制.點(diǎn)位控制（PointtoPoint，PTP）點(diǎn)位控制系統(tǒng)中，只要求控制刀具形成終點(diǎn)的坐標(biāo)值，即工件加工點(diǎn)能夠正確定位，至于刀具從一個(gè)加工點(diǎn)到下一個(gè)加工點(diǎn)走什么路徑，速度快慢，方向如何并無明確規(guī)定，由于在搬動(dòng)的過程中不做任何加工，可是到達(dá)指定地址后才開始加工.在機(jī)床中，采用這類控制的有鉆床，鏜床，沖床等.直線切削控制主要控制行程的終點(diǎn)坐標(biāo)值，但是還要求刀具相對(duì)于工件平行某素來角坐標(biāo)軸作直線運(yùn)動(dòng)，且在運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行切削加工.需要此類控制的有銑床

7、，車床，磨床，刨床，加工中心等.2/11輪廓的切削控制（ContinuousPath：CP）這類控制的特點(diǎn)是能夠控制刀具沿工件的輪廓曲線不斷的運(yùn)動(dòng)，并在運(yùn)動(dòng)過程中將工件加工成某一形狀，這就需要插補(bǔ)器來進(jìn)行刀具控制.主要用于銑床，車床，磨床，加工中心等.按對(duì)伺服機(jī)構(gòu)的控制方式分類閉環(huán)數(shù)字程序控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)多采用直流電機(jī)，反響測(cè)量元件采用光電編碼器，光柵等，主要用于大型精美加工機(jī)床，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于調(diào)整和保護(hù)，較少采用.開環(huán)數(shù)字程序控制：沒有反響檢測(cè)元件，工作臺(tái)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng).步進(jìn)電機(jī)接收步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)來的指令脈沖作相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)，把刀具搬動(dòng)到指定的地址，至于刀具可否真的到達(dá)了規(guī)定的地址，是不作檢

8、查反響的.所以這類控制的可靠性和精度基本上由步進(jìn)電機(jī)和傳動(dòng)裝置來決定.開環(huán)數(shù)字程序控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，成本低，易于調(diào)整和保護(hù)，應(yīng)用最為廣泛.由于采用了步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，使得系統(tǒng)的可控性變得更加靈便，易于實(shí)現(xiàn).數(shù)字程序控制原理例：圖3.2的曲線分段Y1將圖中的曲線分成了三段，ab,bc,cd.可見用弧線cd要比直線段cd更能正確的取代原曲線.將a，b，c，d四個(gè)點(diǎn)的坐cd標(biāo)輸入到計(jì)算機(jī)中去.曲線切割的原則應(yīng)該保證線段所連的曲線應(yīng)該與原曲線b的誤差在贊同范圍內(nèi).aXO圖3.2曲線分段2求取曲線中間各個(gè)點(diǎn)的數(shù)值計(jì)算方法稱為插值也許插補(bǔ).數(shù)字程序控制系統(tǒng)的插補(bǔ)器用于完成插補(bǔ)計(jì)算，插補(bǔ)計(jì)算就是依

9、照給定的基本數(shù)據(jù)（如直線或圓弧的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)），插補(bǔ)（插值）其中間的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而把曲線形狀描述出來的一種計(jì)算.插補(bǔ)器實(shí)際上是一個(gè)函數(shù)發(fā)生器，能按給定的基本數(shù)據(jù)產(chǎn)生必然的函數(shù)曲線，并以增量的形式（脈沖）向各坐標(biāo)連續(xù)輸出，以控制刀具按給定的圖形運(yùn)動(dòng).插補(bǔ)計(jì)算的要旨是經(jīng)過給定的基點(diǎn)坐標(biāo)，以必然的速度連續(xù)的定出一系列中間點(diǎn)，這些中間點(diǎn)的坐標(biāo)值是以必然的精度逼進(jìn)給定的線段.理論上講，插補(bǔ)的形式能夠用任意的函數(shù)形式，但是為了簡(jiǎn)化插補(bǔ)的運(yùn)算過程和加速插補(bǔ)的速度，常用的是直線插補(bǔ)和二次曲線插補(bǔ)兩種形式.所謂直線插補(bǔ)，就是在給定的兩個(gè)基點(diǎn)之間用一條近似的直線來逼進(jìn)，但其實(shí)不是真切的直線.所謂二次曲線插補(bǔ)是指

10、在給定的兩個(gè)基點(diǎn)之間用一條近似曲線來逼進(jìn)，也就是實(shí)質(zhì)的中間點(diǎn)連線是一條近似于曲線的折線弧.常用的二次曲線有圓弧，拋物線，和雙曲線等.對(duì)圖3/113.2所示的曲線來說，顯然ab和bc是用直線插補(bǔ)，cd用圓弧插補(bǔ)是合理的.3把插補(bǔ)運(yùn)算過程中定出的各其中間點(diǎn)，以脈沖信號(hào)形式去控制x，y方向上的步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)繪圖筆，刀具等，從而繪出圖形也許加工出所要求的輪廓來.這里的每一個(gè)脈沖信號(hào)代表步進(jìn)電機(jī)走一步，即繪圖筆或刀具在x或y方向上搬動(dòng)一個(gè)地址.對(duì)應(yīng)于每一個(gè)脈沖搬動(dòng)的相對(duì)地址稱為脈沖當(dāng)量，也稱為步長(zhǎng)，常用x,y來表示，并且總是規(guī)定xy.Y圖3.3就是一段用折線逼近直線插補(bǔ)線段，其中(x0,y0)代表起點(diǎn)坐

11、標(biāo)，(xe,ye)(xe,ye)代表終點(diǎn)坐標(biāo)值，則x方向和y方向應(yīng)搬動(dòng)的總步數(shù)Nx和Ny分別為：(x,y0)0 xex0,Nyyey0，OXNxxy圖3.3用折線逼近直線段令xy1，則Nxxex0,Nyyey0.所以，插補(bǔ)運(yùn)算就是如何分配x和y方向上的脈沖數(shù)，使實(shí)質(zhì)的中間點(diǎn)軌跡盡可能的逼近理想的軌跡.實(shí)質(zhì)上中間點(diǎn)連線其實(shí)不是一條直線，可是由于實(shí)質(zhì)的x,y很小，眼睛可能辯白不出來，看起來和直線相同而已.實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)和二次曲線插補(bǔ)的方法有很多，常有的有逐點(diǎn)比較法（富士通法或醉步法），數(shù)字積分法（數(shù)字微分解析器DDA：DigitalDifferentialAnalyger法），數(shù)字脈沖乘法器（MIT

12、法）等，其中以逐點(diǎn)比較法使用最廣.注：工件固定，機(jī)床的刀具在二維平面上不能夠斜著走，3.2逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理所謂逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)，就是刀具也許繪圖筆每走一步都要和給定軌跡上的坐標(biāo)值進(jìn)行比較，看這點(diǎn)在給定軌跡的上方還是下方，或是給定軌跡的里面還是外面，從而決定下一步的進(jìn)給方向.若是原來在給定軌跡的下方，下一步就往上方走，若是原來在給定軌跡的里面下一步就往外面走.走一走，看一看，比一比，從而逼近給定的軌跡，形成逐點(diǎn)比較插補(bǔ).逐點(diǎn)比較法是以階梯折線來逼近直線也許圓弧曲線的，它與規(guī)定的加工曲線之間的最大誤差為一個(gè)脈沖當(dāng)量，所以只要脈沖當(dāng)量（每一步的步長(zhǎng)）獲取足夠小，即可達(dá)到加工精度的要求.逐點(diǎn)比較法直線

13、插補(bǔ)直線插補(bǔ)運(yùn)算原理(1)誤差及其計(jì)算公式設(shè)給定加工直線OE位于第一象限，如圖3.4所示.直線的起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O(0，直線終點(diǎn)在E(Xe,Ye)點(diǎn)，直線的斜率為Keyexe4/11當(dāng)某一時(shí)刻加工點(diǎn)到達(dá)M(Xm,Ym)點(diǎn)時(shí)，則直線OM的斜率為Kmymxm點(diǎn)M偏離給定直線OE的情況可用OM與OE的斜率之差來表示，即Fymxeyexmxmxe圖3.4第一象限直線表示圖當(dāng)F=0時(shí)，M點(diǎn)在直線當(dāng)F0時(shí)，M點(diǎn)在直線當(dāng)F0時(shí)，M點(diǎn)在直線誤差可表示為OE上；OE上方；OE下方.Fmymxeyexm依照Fm的符號(hào)就可以鑒識(shí)M點(diǎn)的偏離方向.在采用逐點(diǎn)比較法的加工過程中，每一步的進(jìn)給方向都是沿平行于坐標(biāo)軸的方向逼近

14、給定曲線的，再依照Fm的符號(hào)來決定下一步的進(jìn)給方向.對(duì)于第一象限的直線OE，初步點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O(0，0)，那么當(dāng)Fm=0時(shí)，M點(diǎn)在直線OE上，此時(shí)規(guī)定沿+x軸方向進(jìn)給一步；當(dāng)Fm0時(shí)，M點(diǎn)在直線OE的上方，沿+x軸方向進(jìn)給一步；當(dāng)Fm0時(shí)，M點(diǎn)在直線OE的下方，沿+y軸方向進(jìn)給一步.依照上式計(jì)算誤差，要做兩次乘法，一次減法，比較麻煩，所以需要進(jìn)一步簡(jiǎn)化，也是為了便于編程，獲取誤差計(jì)算的遞推公式.對(duì)于第一象限的直線，若加工到M點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)m0，則向+x軸方向進(jìn)給一步，新加工點(diǎn)的坐標(biāo)為(xm1,ym1)，它與M點(diǎn)的坐標(biāo)關(guān)系是xm1xm1ym1ym則誤差為Fm1ymxeyexmyeFmye若加工到M點(diǎn)時(shí)

15、Fm0時(shí)，則向+y軸方向進(jìn)給一步，新加工點(diǎn)坐標(biāo)(xm1,ym1)與M點(diǎn)的坐標(biāo)關(guān)系是5/11xm1xmym1ym1所以新加工點(diǎn)的誤差為Fm1ymxeyexmxeFmxe終點(diǎn)鑒識(shí)終點(diǎn)鑒識(shí)有多種方法，下面介紹其中的兩種方法.設(shè)置兩個(gè)計(jì)數(shù)器Nx和Ny，分別對(duì)x坐標(biāo)方向和y坐標(biāo)方向的總步數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù).設(shè)一個(gè)總步數(shù)計(jì)數(shù)器Nxy，對(duì)x坐標(biāo)方向和y坐標(biāo)方向的總步數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù).依照上述解析，可知直線插補(bǔ)的步驟以下：誤差鑒識(shí)：即鑒識(shí)前一次進(jìn)給后的誤差值Fm是最大于等于零，還是小于零；坐標(biāo)進(jìn)給：即依照誤差判斷的結(jié)堅(jiān)決定進(jìn)給方向，并在該方向進(jìn)步給一步；誤差計(jì)算：即計(jì)算進(jìn)給后的新誤差值Fm+1，作為下一步誤差判其他依照；終

16、點(diǎn)鑒識(shí)：即若已到達(dá)終點(diǎn)，則停止插補(bǔ)；若未到達(dá)終點(diǎn)，則重復(fù)上述步驟.注意：2.例3.1設(shè)加工第一象限直線OA，起點(diǎn)為(0，0)，終點(diǎn)坐標(biāo)為(6，4)試進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，并作出走步軌跡圖.（參照書中例題P69）坐標(biāo)進(jìn)給的總步數(shù)：Nxy6040表3.1給出了本題的插補(bǔ)計(jì)算過程.步數(shù)誤差鑒識(shí)坐標(biāo)進(jìn)給起點(diǎn)1F00+x2F10+y3F20+x4F30+y5F40+x6F50+x7F60+y8F70+x9F80+y10F90+x四象限直線插補(bǔ)公式10,xe6,ye4,F00,xoy1誤差計(jì)算終點(diǎn)判斷F00Nxy10F1F0ye4Nxy9F2F1xe2Nxy8F3F2ye2Nxy7F4F3xe4Nxy6F5F4y

17、e0Nxy5F6F5ye4Nxy4F7F6xe2Nxy3F8F7ye2Nxy2F9F8xe4Nxy1F10F9ye0Nxy0依照第一象限的插補(bǔ)原理及誤差計(jì)算式的推導(dǎo)過程，可得出其他三個(gè)象限的進(jìn)給方向及誤差計(jì)算式.6/11注：從圖3.5中能夠發(fā)現(xiàn)規(guī)律，關(guān)于對(duì)稱軸的兩個(gè)線段的進(jìn)給方向一致，另一方向相反.注：即使忘記進(jìn)給方向，只要記住，不論在哪個(gè)象限，其走步方向向來是從起點(diǎn)往終點(diǎn)走即可.表3.2中給出了直線插補(bǔ)的進(jìn)給方向及誤差計(jì)算公式.表3.2直線插補(bǔ)的進(jìn)給方向及誤差計(jì)算公式Fm0圖3.5四象限誤差符號(hào)與進(jìn)給方向的關(guān)系Fm0所在象限進(jìn)給方向誤差計(jì)算所在象限進(jìn)給方向誤差計(jì)算一、四xFm1Fmye一、二

18、yFm1Fmxe二、三x三、四y4.圖3.6直線插補(bǔ)計(jì)算程序流程逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)第一象限內(nèi)的圓弧插補(bǔ)7/11在圓弧加工中，圓弧的圓心是坐標(biāo)的原點(diǎn).依照?qǐng)A弧的形成方向和它在坐標(biāo)中的地址，可將圓弧曲線分成順向四個(gè)象限和逆向四個(gè)象限八種情況.SR1、SR2、SR3和SR4分別表示第1、2、3、4象限的順圓??；NR1、NR2、NR3和NR4分別表示第1、2、3、4象限的逆圓弧.下面以加工SR1為例，談?wù)撈洳逖a(bǔ)計(jì)算原理.誤差及其計(jì)算公式(P8485)設(shè)加工如圖3.7所示的第一象限順向圓弧SR1.圓心是坐標(biāo)的原點(diǎn)，圓弧起點(diǎn)為A(x,y)，終點(diǎn)為E(x,y)，半徑為R，則有aaee22R2xaya圖3.7

19、第一象限順圓弧表示圖誤差鑒識(shí)式為Fmxm2ym2R2若Fm=0，則表示加工點(diǎn)M在圓弧上；Fm0，表示加工點(diǎn)在圓弧外；Fm0，表示加工點(diǎn)在圓弧內(nèi).為了使新的加工點(diǎn)逼近給定圓弧，對(duì)于SR1，進(jìn)給方向應(yīng)為：當(dāng)Fm0時(shí)，應(yīng)向-y軸方向進(jìn)給一步；當(dāng)Fm0時(shí)，應(yīng)向+x方向進(jìn)給一步.模擬直線插補(bǔ)的做法，導(dǎo)出圓弧誤差計(jì)算的遞推公式.若Fm0，則應(yīng)沿-y軸方向走一步，新加工點(diǎn)的誤差為：xm1xm，F(xiàn)m1Fm2ym1ym1ym1若Fm0，則應(yīng)沿+x軸走一步，新加工點(diǎn)的誤差為xm1xm1，F(xiàn)m1Fm2xm1ym1ym(2)圓弧加工時(shí)，終點(diǎn)判其他方法與直線加工時(shí)相同，可采用前面表達(dá)過的兩種方法之一.8/112.圓弧插

20、補(bǔ)計(jì)算舉例例3.2設(shè)加工第一象限的逆圓，圓弧起點(diǎn)為A(4，0)，終點(diǎn)為E(0，4)，試進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算并作出走步軌跡圖.計(jì)算過程見書P86四象限圓弧插補(bǔ)計(jì)算公式用與推導(dǎo)第一象限順圓弧插補(bǔ)公式相同的方法很簡(jiǎn)單推導(dǎo)出其他七各種類的圓弧插補(bǔ)計(jì)算公式.（見書P85）注：3.3步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)補(bǔ)：伺服電動(dòng)機(jī)又稱為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件.它將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)軸的角位移或角速度輸出，改變輸入信號(hào)的大小和極性能夠改變伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向，故輸入的電壓信號(hào)又稱為控制信號(hào)或控制電壓.依照使用電源的不相同，伺服電動(dòng)機(jī)分為直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類.直流伺服電動(dòng)機(jī)輸出功率較大，功率范圍

21、為1600瓦，有的甚至可達(dá)上千瓦；而交流伺服電動(dòng)機(jī)輸出功率較小，功率范圍一般為0.1100瓦.在開環(huán)數(shù)字程序控制系統(tǒng)中，輸出的控制部分常采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件.步進(jìn)電機(jī)，又叫脈沖電機(jī)，它是一種將電脈沖信號(hào)變換為角位移的機(jī)電式數(shù)模變換器.步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰频膱?zhí)行機(jī)構(gòu).平時(shí)一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）.您能夠經(jīng)過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到正確定位的目的；同時(shí)您能夠經(jīng)過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的.步進(jìn)電機(jī)控制線路接收計(jì)算機(jī)發(fā)來的脈沖指令，控制步進(jìn)電機(jī)作相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，來帶動(dòng)

22、機(jī)床的工作臺(tái)或刀具.指令脈沖的總數(shù)就決定了數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)或刀具的總搬動(dòng)量，指令脈沖的頻率就決定了搬動(dòng)的速度.所以，指令脈沖可否被可靠的執(zhí)行，基本上決定于步進(jìn)電機(jī)的性能.步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)的工作就是步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)，其步進(jìn)過程能夠用圖3.8來說明.步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上沒有繞組，而是在轉(zhuǎn)子圓周上平均分布著40個(gè)矩形小齒，相鄰兩齒之間的夾角為9，轉(zhuǎn)子中的小齒和定子的小齒形狀相同，齒距也相同.當(dāng)某相繞組通電時(shí)，相對(duì)應(yīng)的磁極就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，并與轉(zhuǎn)子形成磁路，若是這時(shí)定子的小齒沒有對(duì)齊，則在磁場(chǎng)作用下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)必然的角度，使轉(zhuǎn)子與定子齒對(duì)齊，可見通電相中定、轉(zhuǎn)子齒的錯(cuò)位是促使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的條件.三相反響式步電

23、電機(jī)剖面表示圖如圖3.8所示.9/11圖3.8若是按ABCA次序依次通電，初始狀態(tài)A相通電，而B、C兩相都不通電，在磁場(chǎng)作用下使轉(zhuǎn)子齒和A相的定子齒對(duì)齊，并設(shè)與A相磁極中心對(duì)齊的轉(zhuǎn)子齒為0#齒，由于B相磁極與A相磁極相差120，有120/9=40/3不為整數(shù)，說明此時(shí)的轉(zhuǎn)子齒不能能與B相定子齒對(duì)齊，可是第13#小齒湊近B相磁極的中心線，且與中心線相差3.若是此時(shí)突然變?yōu)锽相通電，而A，C兩相都不通電，則B相磁極迫使13號(hào)轉(zhuǎn)子齒與之對(duì)齊，這樣整個(gè)轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)了3，此時(shí)，稱電機(jī)走了一步.同理，變?yōu)镃相通電，而A，B兩相都不通電時(shí)，整個(gè)轉(zhuǎn)子也轉(zhuǎn)動(dòng)了3，若是按ABCA次序通電一周，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)9.由此可知，由一種通電狀態(tài)變換到另一種通電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一步，我們稱之為一“拍”.對(duì)于轉(zhuǎn)子有Z個(gè)齒，采用N拍方式運(yùn)行的步進(jìn)電機(jī)，其步距角為：360ZN注：若是定位不正確，轉(zhuǎn)的步距角與實(shí)質(zhì)應(yīng)該轉(zhuǎn)的不相同，稱為“丟步”.“失步”的原因有兩種，一是轉(zhuǎn)子的加速度慢于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，也就是低于換相速度.二是轉(zhuǎn)子的平均速度高于定子磁場(chǎng)的平均旋轉(zhuǎn)速度，轉(zhuǎn)子在步進(jìn)過程中獲取了很多的能量，從而產(chǎn)生前沖和后沖的搖動(dòng)振蕩，當(dāng)嚴(yán)重時(shí)就會(huì)失步.補(bǔ)：步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（PM），反響式（VR）和混雜式（HB）永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；反響式步進(jìn)一般