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數控機床的伺服系統(tǒng)發(fā)展始

日期：2014年05月09　來源：本站原創(chuàng)　關鍵字：數控機床的伺服系統(tǒng)發(fā)展始
　　20 世紀 60 年代后期由小功率伺服型步進電動機和液壓轉矩放大器所組成的開環(huán)系統(tǒng)曾一度廣泛應用于數控機床。其最有代表性的是日本 FANUC 公司的電液脈沖馬達伺服系統(tǒng)。但由于該系統(tǒng)結構過于復雜，可靠性差等缺點，在幾年以后就被其他伺服系統(tǒng)所取代。隨著功率型步進電動機的問世，步進電動機開始直接用于驅動數控系統(tǒng)的進給運動。功率型步進電動機驅動系統(tǒng)沒有積累誤差、定位精度較高、運動鎖定性好，而且結構簡單、便于制造，成本也比較低廉。迄今，這種驅動系統(tǒng)在運動速度較低、輸出轉矩不太大的經濟型數控機床上仍然得到普遍應用。
　　近年來步進電動機的細分控制技術和新型步進電動機驅動器的發(fā)展，成功地解決了步進電動機大細分步數的問題。獲得大細分步數的途徑是采用空間矢量算法求得電流對步進電動機各相繞組同時通以分級變化的電流，相應地形成了多個中間狀態(tài)的磁場矢量，從而使細分步數大為增加。最大的細分步數可達 500，被細分的步距角相當精確，因此能夠實現精確定位。細分步技術的突破不僅提高了控制系統(tǒng)的分辨率，而且大大改善了步進電動機的步與步間轉換的快速響應特性和運動平穩(wěn)性。因此，采用細分步的步進電動機在輸出轉矩較小，重復定位精度高和運動平穩(wěn)性要求高的小型化精密數控設備上得到了相當廣泛的應用。
　　20 世紀 70 年代，美國 GETTYS 公司首先研制成功了大慣量直流電動機，即寬調速直流電動機。這種電動機的峰值轉矩可以達到額定轉矩的 10～15 倍，由于保持了大的轉矩/慣量比，因而大慣量直流電動機仍然具有與小慣量直流電動機相同的快速響應特性。它的調速范圍很寬（0.11～2000 r/min）可以直接與絲杠相連接。另外由于電動機轉子本身的慣量較大，簡化了與機床進給運動部件慣量的匹配，被驅動部件的慣量可以忽略不計。采用
　　電動機直接與絲杠連接的簡單方式，能使各伺服軸獲得良好的動態(tài)響應特性、穩(wěn)定性，甚至在系統(tǒng)中只需要設置位置反饋，而不需要速度反饋的情況下能夠正常運行。大慣量直流電動機的另一個優(yōu)點是熱容量大，由于繞組采用了耐高溫和高強度的漆包線，當峰值電流增加數倍的情況下，仍允許電動機在很高的溫度下超載運行幾十分鐘。由于上述原因，20世紀 70 年代以來大慣量直流電動機一直被廣泛應用于各類數控機床上，并獲得了良好的效果。但直流電動機必須帶有整流子和電刷，其結構顯得較為復雜，通常在運行一段時間以后就會由于滑動摩擦而產生磨損，增加了整流子和電刷之間的接觸電阻，影響了電動機的穩(wěn)定運行，降低了系統(tǒng)的可靠性，因而需要經常對電動機進行保養(yǎng)和維修。

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