0　前言

　　我國目前已是一個制造大國，而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展.世界先進制造技術(shù)的不斷成熟，對數(shù)控加工技術(shù)要求也越來越商，而作為數(shù)控機床的重要組成部分的控制電機及其伺服馭動系統(tǒng)在其中扮演了三要角色。

　　伺服驅(qū)動系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)和機床的電氣聯(lián)接，它根據(jù)效控系統(tǒng)發(fā)出的控制信號對機床移動部件的位置和速度進行控制。從結(jié)構(gòu)上主要由伺服電動機、撇動控制系統(tǒng)和位皿檢側(cè)裝皿構(gòu)成。伺服電機有步進電動機、直流何服電動機和交流伺服電動機。

1　控拐電機及其伺服奧動系統(tǒng)

　　1.1　控制電機及開環(huán)伺服馭動系統(tǒng)

　　開環(huán)何服系統(tǒng)執(zhí)行尤件為步進電動機，它具有頂，起動、制動、快速定位、但有電刷、需要維護等特點。其作用將電脈沖信號轉(zhuǎn)換為機械角位移。步進電動機可分為由阻式(即反應(yīng)式)和永磁式兩大類。另有一種混合式又稱感應(yīng)子式的步進電動機從控制的竟度看與永磁式區(qū)別不大。最常使用的三相繞組步進電動機.三相繞組形成6個磁極.轉(zhuǎn)子由軟進材料側(cè)成，上有d個齒。當A扣繞組通電，而S,G相繞組均不通電時，由于磁通力圖走磁組最小路徑，使磁路盛阻最小，因此產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩使齒1、3的軸線與定子^相邀極對齊。在下一時刻給R相通電，斷開A相供電將使轉(zhuǎn)子齒2、4的軸線與B相磁極對齊，如按A-S--C---A…的順序使三個繞組輪流通電將使得轉(zhuǎn)子逆時針方向連續(xù)臉轉(zhuǎn)。其控制電路分別由脈沖說食電路、加減脈沖分配電路、加減速電路、環(huán)形分配器、功率放大器組成。

　　開環(huán)伺服系統(tǒng)工作原理而言:進給脈沖經(jīng)過脈沖混合電路將脈沖進給、手動進給、手動回原點、誤差補償?shù)然旌蠟檎蚧蜇撓蛎}沖進給信號，由加減脈沖分配電路將同時存在正向或負向脈沖合成為單一方向的進給脈沖，浪脈沖經(jīng)加減速電璐將單一方向的進給脈沖闊橄為符合步進電機加減速特性的脈沖，然后由環(huán)形分配器，按步進電機的通電方式進行脈沖分配，再由功率放大器將此號將一定頻串f,數(shù)量N和方向的進給脈沖轉(zhuǎn)換為控制步進電機定子各相繞阻通斷電狀態(tài)變化的顴率、次致和順序的功率信號。從而實現(xiàn)對工作臺的位移、速度和運動方向的控制。進給脈沖個數(shù)、進給脈沖粗率、定子繞阻遴電順序改變分別決定了工作臺位移、工作臺進給速度和工作臺運動方向。

　　1.2 應(yīng)用

　　步進式伺服裂動系統(tǒng)適用于加工精度要求不高經(jīng)濟皿的數(shù)控機床和老設(shè)備的改造中。提高伺眼酮動系統(tǒng)的精度，可采取以下措施。

　　1.2.1 采用電氣細分電跳

　　把步進電機的一步分得再細一些，減小脈沖當t

　　1.2.2 齒隙補償(反向間原補償)

　　機械傳動鏈在改變方向時，由于間晾的存在，會引起步進電機的空走;對實際間隙進行實測并保存，當工作臺換向時增加軸出脈沖進行補償。

　　1.2.3 螺距誤差補償

　　絲柱級距存在一定的誤差，直接影響工作臺的位里精皮?？梢圆扇崅?cè)絲杠全行程誤差分布曲線.在相應(yīng)位丘時根據(jù)誤差分布進行補償。

　　1.3 控制電機及閉環(huán)何服妞動系統(tǒng)

　　閉環(huán)伺服那動系統(tǒng)由執(zhí)行元件、驅(qū)動控制單元、機床，以及反饋檢側(cè)單元、比較控制環(huán)節(jié)組成。T作臺的實際位瓜經(jīng)槍側(cè)單元掩側(cè)后在比較控制環(huán)節(jié)和指令渭號進行比較，兩者的差值為伺服系統(tǒng)的跟隨誤差，經(jīng)呢動控制單元，馳動和控制執(zhí)行元件帶動工作臺精確運動。以下對閉環(huán)何服系統(tǒng)執(zhí)行元件直流伺服電機和交流伺服電機做對比和分析。

　　1.3.1 直流伺服電機

　　直流伺服電機具有良好的啟動、制動和調(diào)速特性，可以在大范圍內(nèi)實現(xiàn)平漪無極潤速。尤姨是大悅臉寬調(diào)速的直流伺服電機得到廣泛應(yīng)用。它分為電滋磁和永久磁鐵激滋，永磁式伺服電機為數(shù)控機床廣泛采用。

　　永傲式伺服電機山機殼、定子磁極和轉(zhuǎn)子電樞組成。定子磁極是個永久磁體、具有較好的勝性能德定性，可以產(chǎn)生極大的峰值轉(zhuǎn)矩。其了作原理與普通直疏電機相同。只是水久磁鐵代稗件通電機的徽徽鏡組和隴極鐵心，在電機氣原中建立主磁通，產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩。

　　直筑伺服電機調(diào)速的可采取調(diào)錐電樞電壓，改變電樞回路電阻或改變氣破勝通盆。日前使用最廣泛的方法是晶體管脈寬潤側(cè)器一直流電機調(diào)速度(PWM-M)。具體方法是利用大功率晶體管的開關(guān)作用甲將直流電壓轉(zhuǎn)換成一定報率的方波電壓.加到直流電機的電樞上。通過對方波脈沖寬度的控側(cè)，改變電樞的平均電壓，從而調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速。

　　1.3.2 交流伺服電動機

　　交流伺服電動機由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。定子上有幼磁繞組和控剎繞組，這兩個繞組在空間相差的。電角度。若在兩相繞組上加以幅值相等、相位差90°電角度的對稱電壓，則在電機的氣瞇中產(chǎn)生閱形的旋轉(zhuǎn)班場。其控制方式有三種:幅值控制、相位控制和幅值相位混合控制。交流伺服電機是無刷結(jié)構(gòu)，堅固耐用，體積較小，重量較輕，役有盛流子機械換向，所以遠比直流何服電機倪于維護。有利于轉(zhuǎn)速和功率的提高。但速度的控制方法比直流伺服電機要復(fù)雜的多，對控制元件的容量及速度的哭求也很高。分為異步和同步伺服電機。

　　異步型交流伺服電動機用IM表示指的是交流感應(yīng)電動機。它有三相和單相之分.也有鼠籠式和線繞式，通常多用鼠籠式三相感應(yīng)電動。其結(jié)構(gòu)簡單，與I}容量的直流電動機相比，質(zhì)且輕1/2,價格僅為直流電動機的1/3.缺點是不能經(jīng)濟地實硯范圈很廣的平清調(diào)速，必須從電網(wǎng)吸收浦后的勵磁電流。因而令電網(wǎng)功率因數(shù)變壞。

　　同步型交流伺服電動機同步型交流伺服電動機雖較感應(yīng)電動機復(fù)雜甲但比直流電動機簡單。它的定子與感應(yīng)電動機一樣，都在定子上裝有對稱二栩繞組。而轉(zhuǎn)子卻不同，按不同的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)又分電磁式及非電磁式兩大類。非電磁式又分為璐滯式、永磁式和反應(yīng)式多種。其中磁帶式和反應(yīng)式同步電動機存在效率低.功串因數(shù)較差、制造容量不大等缺點。

　　數(shù)控機床中多用永進式同步電動機。水磁式優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、運行可舉、效率較高;缺點是體積大、啟動特性欠佳。由于采用了水盛鐵勵截。消除了勵進損耗及有關(guān)的雜故損耗.所以效率高。又因為沒有集電環(huán)和電城.共機械可那性與感應(yīng)〔異步〕電動機柑同，而功率因數(shù)卻大大高于異步電動機，從而使永磁同步電動機的體積比異步電動機小些。

　　由以上分析可見，交漣伺服電機璐動系統(tǒng)克服了盆流騾動系統(tǒng)中電機電刷和整流子要經(jīng)常維修、電機尺寸較大和使用環(huán)境受限制等缺點。它能在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)產(chǎn)生理想的轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)簡單.運行可賽。用于數(shù)控機床等進給馭動系統(tǒng)為精密位置控制。是當前機床進給駐動系統(tǒng)方面的一個新動向。

　　1.4 應(yīng)用

　　由直流伺服電機和交流伺服電機組成的閉環(huán)伺服控翻系統(tǒng)其有工作可靠、抗于擾性強、精度高等優(yōu)勢，通常應(yīng)用在加工栩度要求較南的致控機床中。與開環(huán)控制系統(tǒng)相比較增加了位置檢測、反饋、比較等環(huán)節(jié)，故結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且各個環(huán)節(jié)都包含在反饋回路中，故機械摩擦特性、剛度、間隙都直接影響伺服系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)試。

2 結(jié)語

　　控制電機及其伺服控制系統(tǒng)在數(shù)控加工巾滿足了不同零件的加工需求。另外，在控制方式上采用混合控制的方式，即開環(huán)補償型和半閉環(huán)補償型，可以有效地集中了開環(huán)和閉環(huán)的特點，滿足某些機床的控制要求。隨著現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展.對控制電機及其伺服驅(qū)動要求也越來越高，控制電機的優(yōu)化研究和數(shù)字化伺服驅(qū)動技術(shù)已成為發(fā)展趨勢。