三、最后是驅(qū)動單元,也是機床控制的關鍵,不同的驅(qū)動單元能達到的加工精度也不一樣,在選擇驅(qū)動單元時,要根據(jù)加工的工件的精度要求選擇合適的驅(qū)動單元。(驅(qū)動單元的選配):驅(qū)動單元包括驅(qū)動裝置和電機兩部分:
1、對驅(qū)動單元的選購主要在于驅(qū)動裝置的選擇,
2、電機是通用的部件,性能差別只存在于不同的廠家和型號。驅(qū)動電機主要可分為:反應式步進驅(qū)動電機、混合式(也稱永磁反應式)步進驅(qū)動電機和伺服驅(qū)動電機三大類。反應式步進驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)子無繞組,由被勵磁的定子繞組產(chǎn)生反應力矩實現(xiàn)步進運行?;旌鲜讲竭M電機的轉(zhuǎn)子用永久磁鋼,由勵磁和永磁產(chǎn)生的電磁力矩實現(xiàn)步進運行。步進電機受脈沖的控制,通過改變通電的順序可改變電機的旋轉(zhuǎn)方向,改變脈沖的頻率可改變電機的旋轉(zhuǎn)速度。步進電機有一定的步距精度,沒有累積誤差。但步進電機的效率低,拖動負載的能力不大,脈沖當量不能太大,調(diào)速范圍不大。目前步進電機可分為兩相、三相、五相等幾種,常用的是五相步進電機。在過去很長一段時間里,步進電機占很大的市場,但目前正逐步為伺服電機所取代。目前常用的伺服電機是交流伺服電機,在電機的軸端裝有光電編碼器,通過檢測轉(zhuǎn)子角度用以變頻控制。從最低轉(zhuǎn)速到最高轉(zhuǎn)速,伺服電機都能平滑運轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)矩波動小。伺服電機有較長的過載能力,有較小的轉(zhuǎn)動慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。伺服電機有很小的啟動頻率,能很快從最低轉(zhuǎn)速加速到額定轉(zhuǎn)速。采用交流伺服電機作為驅(qū)動器件,可以和直流伺服電機一樣構(gòu)成高精度,高性能的半閉環(huán)或閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于交流伺服電機內(nèi)是無刷結(jié)構(gòu),幾乎不需維修,體積相對較小,有利于轉(zhuǎn)速和功率的提高。目前已經(jīng)在很大范圍內(nèi)取代了直流伺服電機。采用高速微處理器和專用數(shù)字信號處理機( DSP )的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)出現(xiàn)后,原來的硬件伺服控制變?yōu)檐浖欧刂?,一些現(xiàn)代控制理論中的先進算法得到實現(xiàn),進而大大地提高了伺服系統(tǒng)的性能,因此伺服單元能較大的提高加工效率及加工精度,但伺服驅(qū)動單元的價格也較高。隨著伺服控制技術(shù)的逐步提高,目前伺服驅(qū)動單元正逐步成為驅(qū)動單元的主力軍,伺服驅(qū)動單元的價格也在逐步減低伺服驅(qū)動器有兩種。一種采用脈沖控制方式,此種驅(qū)動器與電機閉環(huán),但不反饋到數(shù)控系統(tǒng),這種驅(qū)動器在某種程度上可稱為開環(huán)控制的伺服控制。另一種采用電壓控制方式,通過電壓的高低進行電機的轉(zhuǎn)速控制,電機的反饋信號通過驅(qū)動器反饋到數(shù)控系統(tǒng)進行位置控制。
3、選擇驅(qū)動單元時,也要考慮驅(qū)動單元的價格在整臺數(shù)控機床中的比例。整臺數(shù)控機床價格較低的一般選擇步進驅(qū)動單元,而價格較高的機床選擇伺服驅(qū)動單元。但選擇驅(qū)動單元的同時,也要考慮驅(qū)動單元與數(shù)控系統(tǒng)的匹配問題,選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)時必須選擇閉環(huán)的伺服驅(qū)動單元。交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以,在控制系統(tǒng)的設計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,選用適當?shù)目刂齐姍C。
四、功能選擇以上是根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的加工精度進行考慮,除此以外,還要從數(shù)控系統(tǒng)的功能選擇上考慮。
1 )控制軸數(shù)控系統(tǒng):控制軸的數(shù)量也是選擇的關鍵。按控制軸的數(shù)量可分為兩軸聯(lián)動、四軸聯(lián)動、多軸聯(lián)動等。控制軸的數(shù)量越多,機床所能加工的形狀越復雜,但其成本就越高。目前線切割割機床一般用兩個直線移動軸聯(lián)動,有錐度裝置的附加二個直線移動軸。高檔的系統(tǒng)則聯(lián)動的軸更多,代表線切割機床制造業(yè)最高境界的是五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng),其中四個軸分別為 XYUV 直線移動軸,一個軸為 Z 軸作上下直線移動軸,五軸聯(lián)動時可加工出比較復雜的空間零件。當然這需要高檔的數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及軟件的支持,對機床的要求也極高。控制軸越多,數(shù)控系統(tǒng)的價格成幾何級數(shù)增長。因此,在選擇數(shù)控系統(tǒng)時,要根據(jù)機床本身的運動軸進行選擇,多余的控制軸并不能提高機床的控制精度,反而增加了數(shù)控系統(tǒng)的成本。
2 )圖形顯示系統(tǒng)的圖形顯示功能,該功能用于模擬零件加工過程,顯示真實刀具在工件上的切割路徑,可以選擇直角坐標系中的一個平面,也可選擇不同視角的三維立體,可以在加工的同時作實時的顯示,也可在機械鎖定的方式下作加工過程的快速描繪,是一種檢驗零件加工程序,提高編程效率和實時監(jiān)視的有效工具。上述這類問題在數(shù)控線切割機床的功能配置時是經(jīng)常遇到的,作為一個數(shù)控機床的設計和銷售人員以及投資購買者,都必須清楚了解數(shù)控系統(tǒng)的各種功能用途,根據(jù)機床的實際情況為用戶配置經(jīng)濟合理、功能和價格比都比較高的數(shù)控機床,減少不必要的浪費。
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