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驱动数控滑台的步进电机方法和基本数据
发布时间:2018-04-19 08:58:53

电机固有步距角:
它表示控制系统每发一个步进脉冲信号,电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值,如SL86S2114A型电机给出的值为0.9°/1.8°(表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°),这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’,它不一定是电机实际工作时的真正步距角,真正的步距角和驱动器有关。

步进电机

步进电机的相数:
是指电机内部的线圈组数,目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同,其步距角也不同,一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72°。在没有细分驱动器时,用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器,则‘相数’将变得没有意义,用户只需在驱动器上改变细分数,就可以改变步距角。

步进电机控制图纸

保持转矩(HOLDING TORQUE):
是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一,通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如,当人们说2N.m的步进电机,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。

控制方法

DETENT TORQUE:
是指步进电机没有通电的情况下,定子锁住转子的力矩。DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式,容易使大家产生误解;由于反应式步进电机的转子不是永磁材料,所以它没有DETENT TORQUE。

滑台图纸

步进电机的一些特点:

1.一般步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。

步进电机驱动滑台

2.步进电机外表允许的最高温度。
步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。

电机横截面结构

3.步进电机的力矩会随转速的升高而下降。
当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。


4.步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。

步进电机接线图

步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下,启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应该有加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。

滑台

步进电动机以其显著的特点,在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高,步进电机将会在更多的领域得到应用。

 
伺服滑台电机
 

在组合机床自动线中,由于加工精度的不同,滑台的设置也不同,一般设置三种滑台:

  1、液压滑台,用于切削量大,加工精度要求较低的粗加工工序中;

  2、机械滑台,用于切削量中等,具有一定加工精度要求的半精加工工序中;

  3、数控滑台,用于切削量小,加工精度要求很高的精加工工序中。

  PLC控制器具有通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程简便易学、易于掌握、体积小、维修工作少、现场接口安装方便等一系列优点,因此广泛应用于工业自动控制中。而它控制的步进电机开环伺服机构应用于组合机床自动生产线上的数控滑台控制,可省去该单元的数控系统使该单元的控制系统成本降低70~90%,甚至只占用自动线控制单元PLC的3~5个I/O接口及<1KB的内存,在大型自动线中,可以使控制系统的成本下降得更加显著。

  PLC控制步进电机驱动的数控滑台

  一般组合机床自动线中的数控滑台采用步进电机驱动的开环伺服机构。采用PLC控制的数控滑台由可编程控制器、环行脉冲分配器、步进电机驱动器、步进电机和伺服传动机构等部分组成,见图。

滑台导轨

  PLC控制数控滑台的方法

  1、行程控制 :数控滑台的行程则采用数字控制来实现,由于滑台的行程正比于步进电机的总转角,只要控制步进电机的总转角即可,而步进电机的总转角正比于所输入的控制脉冲个数;因此可以根据伺服机构的位移量确定PLC输出的脉冲个数:

  n= DL/d (1)

  式中 DL——伺服机构的位移量(mm),d ——伺服机构的脉冲当量(mm/脉冲)

  2、进给速度控制 :伺服机构的进给速度取决于步进电机的转速,而步进电机的转速取决于输入的脉冲频率;因此可以根据该工序要求的进给速度,确定其PLC输出的脉冲频率:

  f=Vf/60d (Hz) (2)

  式中 Vf——伺服机构的进给速度(mm/min)

  3、进给方向控制

  进给方向控制即步进电机的转向控制。步进电机的转向可以通过改变步进电机各绕组的通电顺序来改变其正反转方向,也可以通过PLC输出的方向控制信号改变硬件环行分配器的输出顺序来实现。

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