數(shù)控機床的電機控制系統(tǒng)和工作原理

　　這篇機械工程師論文發(fā)表了數(shù)控機床的電機控制系統(tǒng)和工作原理，數(shù)控機床所帶來的生產(chǎn)力提升已經(jīng)在長期實踐中得到了印證, 但在一些機加工廠中, 由于各種原因, 依然得不到廣泛推廣應(yīng)用, 形不成有效生產(chǎn)力, 作為數(shù)控技術(shù)的控制對象伺服電機，應(yīng)該根據(jù)不同的數(shù)控機床的應(yīng)用場合，適當?shù)倪x擇適合伺服電機。

　　關(guān)鍵詞：機械工程師論文,機械自動化;數(shù)控技術(shù);伺服電機選型

　　自上世紀七十年代末我國改革開放以來，中國的機械工程行業(yè)迅速發(fā)展，并且機械工程自動化生產(chǎn)的商品已經(jīng)是我國財政的重要來源，因此機械行業(yè)的經(jīng)濟效益直接關(guān)系到國家的經(jīng)濟增長，機械工程自動化促進國家經(jīng)濟發(fā)展，影響了國家經(jīng)濟的發(fā)展方向和效益，并且機械工程自動化的發(fā)展直接關(guān)系到人們的日常生活。機械工程自動化的重要性可想而知，科技的進步使得機械自動化的應(yīng)用更加的廣泛，各種不同的機械加工會使用到不同的數(shù)控機床，這樣就必須根據(jù)不同的數(shù)控機床的應(yīng)用場合，選取合適的伺服電機，保證數(shù)控機床的正常工作，伺服電機是數(shù)控機床的重要的組成部分，伺服電機有著自身固有的一些缺點，所以根據(jù)數(shù)控機床的應(yīng)用場合，合理的選擇伺服電機，避免這些缺點。

　　1數(shù)控機床的伺服電機系統(tǒng)的基本組成和工作原理

　　1.1數(shù)控機床的伺服電機系統(tǒng)的基本機構(gòu)

　　數(shù)控機床的重要組成部分伺服控制系統(tǒng)，伺服控制系統(tǒng)是在工控機和數(shù)控系統(tǒng)之間，是對數(shù)控機床進行指令輸入的關(guān)鍵。具體而言在數(shù)控機床啟動時，數(shù)控控制系統(tǒng)發(fā)出指令，伺服控制系統(tǒng)就啟動控制電機達到相應(yīng)的速度，如果速度沒有達到或是超出了設(shè)定值，伺服控制系統(tǒng)就會自動的相應(yīng)相應(yīng)的調(diào)節(jié)，使得速度達到指令值，這是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，保證轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。其次伺服控制系統(tǒng)還控制著數(shù)控機床的位置，數(shù)控機床的位置傳感器會實時的檢測數(shù)控機床的位置，并傳給伺服控制系統(tǒng)，控制數(shù)控機床的運動，到達合適的位置。

　　1.2數(shù)控機床的伺服電機控制系統(tǒng)的組成

　　伺服電機的控制系統(tǒng)可分為電力電子驅(qū)動系統(tǒng)、速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、位置檢測系統(tǒng)以及通訊系統(tǒng)。驅(qū)動信號是由控制系統(tǒng)根據(jù)指令速度以及位置，在控制器內(nèi)部進行計算，然后轉(zhuǎn)化成為相應(yīng)的驅(qū)動信號，然后放大轉(zhuǎn)化為電力電子的控制信號，驅(qū)動電力電子器件，控制電力電子的開通與關(guān)斷向伺服電機供給電壓。通訊系統(tǒng)主要是將檢測到的位置信息以及轉(zhuǎn)速信息傳給控制界面，方便操作。

　　2數(shù)控機床設(shè)計中伺服電機的選型的相關(guān)要求

　　2.1伺服電機的穩(wěn)定性

　　在機械加工時對于數(shù)控機床是有嚴格的要求的，也就是說對于伺服電機的穩(wěn)定性有一定的要求，在受到外界干擾時，短時間內(nèi)可以迅速的恢復到穩(wěn)定狀態(tài)，這樣就要求伺服電機具有很好的穩(wěn)定性，同時在短時間內(nèi)轉(zhuǎn)矩還不能有波動，讓數(shù)控機床可以穩(wěn)定的工作。穩(wěn)定性要求數(shù)控機床在負載或是切削條件發(fā)生變化是轉(zhuǎn)速不變，這樣可以保持轉(zhuǎn)矩的恒定，剛性良好，負載的改變對于伺服電機影響小，所以在數(shù)控機床設(shè)計時應(yīng)該充分的考慮到伺服電機的穩(wěn)定性。

　　2.2伺服電機的位置和速度檢測

　　數(shù)控機床在機械加工時，比如切削是的長度是多少，要生產(chǎn)的器件直徑是多少，這樣就要求數(shù)控機床必須要在合適的位置進行切削。而數(shù)控機床在什么位置下刀，這些都是由伺服電機控制的，所以在選擇伺服電機是應(yīng)該充分的考慮到伺服電機的位置檢測功能。其次在數(shù)字機床的工作，會對轉(zhuǎn)速有一定的要求，轉(zhuǎn)速較低時，可能不能保證數(shù)控機床在工作時不能加工得到理想的器件，同樣轉(zhuǎn)速較快也會出現(xiàn)問題，所以在數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)該要對數(shù)控機床要達到的速度，有一定的了解，方便選擇合適的電機，以滿足數(shù)控機床的要求。

　　2.3伺服電機的保護系統(tǒng)

　　數(shù)控機床在正常的工作中，必須要有相關(guān)的伺服電機的保護系統(tǒng)，作為數(shù)控機床的核心組成，伺服電機正常工作時，經(jīng)常會工作在不同的負荷，有時候是輕載，有時是重載，這樣的工作環(huán)境，伺服電機長時間沒有工作在額定狀態(tài)，會對伺服電機造成傷害，其次有時候電機的工作電壓會出現(xiàn)波動，造成電機的工作電壓出現(xiàn)波動影響伺服電機的工作效率，可能會使得數(shù)控機床的加工出現(xiàn)問題。對于數(shù)控機床而言，如果伺服電機出現(xiàn)了問題，那是是那個產(chǎn)出來的機械器件一定是不合格的。所以數(shù)控機床的選型有一定的要求，在選擇伺服電機時,合理的選擇有保護功能的伺服電機，在外部供電電壓出現(xiàn)波動或是電機沒有工作在額定工況時，實時的對伺服電機進行保護，避免造成生產(chǎn)不合格。

　　3結(jié)論

　　綜上分析，隨著我國科技水平的不斷提高，機械自動化行業(yè)的自動化水平也在逐步的提高，各種高新科學技術(shù)運用到機械行業(yè)中，數(shù)控技術(shù)在機械自動化中占據(jù)著重要的地位，而伺服電機的選型又是整個數(shù)控機床的核心，本文針對數(shù)控機床設(shè)計中的伺服電機的選型，進行相關(guān)的分析。先介紹了數(shù)控系統(tǒng)的組成，根據(jù)數(shù)控機床應(yīng)用環(huán)境的不同，分析伺服電機在不同數(shù)控系統(tǒng)中的優(yōu)劣，旨在幫助相關(guān)的設(shè)計者在進行實際的數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計時，可以得到一定的啟示。

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　　作者：李鑫 單位：海天國華(大連)精工機械有限公司

　　推薦閱讀：《木工機床》(季刊)創(chuàng)刊于1979年，由福州木工機床研究所;中國機床工具工業(yè)協(xié)會;木工機床分會主辦。

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