数控机床电气连接与调试 教学课件 作者张光跃 学习模块四任务一.ppt

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1、学习模块四：数控机床进给伺服驱动系统的电气连接与调试任务一步进电动机进给伺服驱动系统的电气连接与调试数控机床电气连接与调试电子课件张光跃2012.8【学习目的】1.认识数控机床步进电动机进给伺服驱动电气控制的组成和工作特点；2.学习步进电动机驱动电源的主要性能指标及参数；3.熟悉步进电动机进给伺服驱动电气系统的连接和调试。【学习方法建议】讲授、现场教学【知识点和技能点】步进电动机进给伺服驱动电气控制系统的组成、连接、主要性能指标及运行调试。交流电机、直流电机及其应用电动车用的直流电机普通车床用到交流电机1.各种熟悉的电动

2、机介绍一、任务的引入数控机床、文件打印机、摄像头转动的驱动电机是什么电机？2、特殊电动机本单元我们将学习几种新型的伺服驱动电机：步进电机和交流伺服电机，他们广泛应用在数控机床的伺服驱动控制中。二、任务的分析主要的学习任务就是：1.认识步进电动机的结构、原理；2.学习步进电动机进给伺服驱动装置；3.在数控机床上，步进电动机的电气驱动控制；4.步进电机与驱动器和数控系统的电气连接与调试。本单元的任务就是：学会用步进电机来驱动控制数控机床的坐标运动。三、相关知识1、步进电动机构造及原理步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械角位移

3、的机电执行元件。它同普通电动机一样，由转子、定子和定子绕组组成。1）步进电机构造按其力矩产生的原理可分为两类：A.反应式转子无绕组，定子有绕组，定子绕组通电产生感应力矩带动转子步进运动。B.励磁式定子和转子都有绕组，转子采用永久磁钢励磁，相互产生电磁力矩实现步进运动。步进电机按定子绕组的数量可分为2、3、4、5相和多相。2）步进电动机的工作原理和主要特性图中为三相反应式步进电动机的结构图。它是由转子、定子及定子绕组所组成。定子上有六个均布的磁极，直径方向相对的两个极上的线圈串联，构成电动机的一相控制绕组。步进电机的结构内

4、部结构2.三相反应式步进电动机工作原理图先将电脉冲加到A相励磁绕组，B、C相不加电脉冲，A相磁极便产生磁场，在磁场力矩作用下，转子1、3两个齿与定子A相磁极对齐；如果将电脉冲加到B相励磁绕组，A、C相不加电脉冲，B相磁极便产生磁场，这时转子2、4两个齿与定子B相磁极靠得最近，转子便沿逆时针方向转过30°三相反应式步进电动机工作原理步进电机的通电方式单相单拍通电：A→B→C双拍通电：AB→BC→CA→AB单、双交替通电：A→AB→B→BC→C→CA改变通电顺序，电机的转向相反3.步距角计算与转速式计算：式中，θs—步距角；

5、m—电动机相数；z—转子齿数；k—通电方式系数，k=1（单拍或双拍通电）；K=2（单、双拍通电）步进电动机转子角位移的大小取决于来自CNC装置发出的电脉冲个数，其转速n取决于电脉冲频率f，即式中，n—电动机转速（r/min）；f—电脉冲频率（Hz）。综上述，步进电动机的角位移大小与脉冲个数成正比；转速与脉冲频率成正比；转动方向取决于定子绕组的通电顺序。1）步距角θs和步距误差Δθs步距误差Δθs是指步进电动机运行时理论的步距角θs与转子每一步实际的步距角θsˊ之差，即Δθs=θs－θsˊ。2）静态转矩和矩角特性在电动机轴

6、上外加一个负载转矩，使转子按一定方向转过一个角度θ，此时转子所受的电磁转矩M称为静态转矩，角度θ称为失调角。4.步进电动机的主要特性3）最大起动转矩Mq转矩Mq是步进电动机的最大起动转矩。如果外加负载转矩大于Mq，电动机就不能起动。4）连续运行的最高工作频率fmax步进电动机连续运行时且在不丢步的情况下所能接受的最高频率称为最高工作频率fmax。步进电动机的起动转矩描述输出转矩和运行频率之间关系的特性称为矩频特性.图所示是90BYG系列混合式步进电动机的矩频特性曲线，可以看出当输入脉冲的频率大于临界值时，步进电动机的输出

7、转矩加速下降，带负载能力迅速降低。5）矩频特性90BYG系列混合式步进电动机距频特性5.步进电动机的选用在选用步进电动机时，首先应保证步进电动机的输出转矩大于负载所需的转矩，即先计算机械系统的负载转矩，并使所选电动机的输出转矩有一定余量，以保证可靠运行。其次，应使步进电动机的步距角θs与机械系统相匹配，以得到机床所需的脉冲当量。再次，应使被选电动机能与机械系统的负载惯量及机床要求的起动频率相匹配，并有一定余量，还应使其最高工作频率能满足机床运动部件快速移动的要求。表：反应式步进电动机技术参数型号相数电压(V）（AC）静态

8、电流A步距角°保持转矩(N·m)空载起动频率（KHZ）重量（KG）90BYG550A58030.36/0.72232.290BYG550B58030.36/0.7242.73.490BYG550C58030.36/0.7262.44.690BYG520B58030.09/0.18553.490BYG520B58030