1、數控機床電器控制第 4 章復習思考題1、簡述伺服系統的組成 數控機床伺服系統一般由位巻檢測裝宜、位置控制模塊、伺服驅動裝置、伺服電動機及 機 床進給傳動鏈組成2、數控機床對進給伺服系統有何要求？1) 可逆運行2) 速度范圍寬3) 具有足夠的傳動剛性和髙的速度穩立性4) 快速響應無超調5) 高精度6) 低速大轉矩3、伺服系統由哪幾類分類方法？1) ?按執行機構的控制方式分類 開環伺服系統 閉環控制系統 半閉環控制系統2) .按使用的伺服電動機類型分類 直流伺服系統 交流伺服系統3) .按驅動類型分類 進給伺服系統 主軸伺服系統4、步進電動機有哪些特點？1) 步進電動機受脈沖的控制，其轉子的角位移

2、量和轉速嚴格地與輸入脈沖的數疑和脈沖頻 率成正比，改變通電順序可改變步進電動機的旋轉方向：改變通電頻率可改變電動機的轉速。2) 維持控制繞組的電流不變，電動機便停在某一位置上不動，即步進電動機有通電自鎖能 力，不需要機械制動。3) 有一定的步距精度，沒有累積誤差。4) 步進電動機的缺點是效率低，拖動負載的能力不大，脈沖當量(步距角)不能太大，調速 范圍不寬，最髙輸入脈沖頻率一般不超過 18kHz.5、步進電動機的轉速和轉向是如何控制的？ 改變電源脈沖的頻率可以改變轉速，改變定子繞組的通電順序可以改變轉向。6、何為步距角？步進電動機有哪些使用特性？ 步距角：一個脈沖所能使轉子轉過的角度。步進電動

3、機有哪些使用特性： 步距誤差各步距角與理論值之間的誤差 靜態距角特性 電動機軸上外加的負載轉距與轉子所轉過的角度的關系。 啟動頻率 空載時，步進電動機由靜止狀態突然啟動，并進入不丟步的正常運行的最高頻率。 連續運行頻率步進動機啟動后其運行速度能跟蹤指令脈沖頻率連續上升而不丟步的最高工作頻率。 矩頻特性與動態轉距輸出轉距與連續運行頻率之間的關系為矩頻特性。該特性上每一個頻率所對應的轉距維東臺轉距。 加減速特性步進電動機由靜止到工作頻率或由工作頻率到靜止的加、減速度中，左子繞組通電狀態的頻率變化與時間的關系。7、步進電動機驅動的環形脈沖分配器有何作用？它有哪些實現方式？作用：環形脈沖分配器適用于控

4、制步進電動機的通電方式的，其作用是將CNC裝置送來的一系列指令脈沖按著一宦循環規律依次分配給電動機的各相繞組，從而控制各相繞組的通電和斷電。實現方式：有單三拍、雙三拍、三相六拍。8、步進電動機驅動電路中上下壓電路與恒流斬波驅動電路有何相同處和不同處？恒流斬波驅動電路在髙低壓驅動電路根底上，去掉繞組串聯電阻Ra,增加負反應電阻 Rc,使繞組中的驅動電流更接近于矩形波。9、簡述直流伺服電動機的工作原理及其換向裝垃的作用。直流電動機工作原理是建立在電磁力和電磁感應根底上的，是由于帶電導體在磁場中受到電磁力的作用。如圖題4所示直流電動機模型，它包括三個局部：固泄的磁極、電樞、換向片與電刷。當將直流電壓

5、加到 A、B兩電刷之間，電流從 A刷流人，從B刷流岀，載流 導體ab在磁 場中受的作用力F按左手泄那么指向逆時針方向。同理，載流導體cd受到的作用 力也是逆時針方向的。因此，轉子在電磁轉矩的作用下逆時針方向族轉起來。當電樞恰好轉過90。時，電樞線圈處于中性而此時線圈不切割磁力線，電磁轉矩為零。但由于慣性的作用，電樞將繼續轉動，當電刷與換向片再次接觸時，導體ab和cd交換了位置。因此，導體 ab和cd中的電流方向改變了，這就保證了電樞可以連續轉動。從上而分析可知，要電磁轉矩方向不變，導體從N極轉到S極時，導體中的電流方向 必須相應地改變，換向片與電刷即實現這一任務的機械式“換向裝置“。圖題 4

6、直流電動機模型10 直流伺服電動機的結構主要包括那些局部？ 直流伺服電動機的結構主要包括三大局部： 定子 定子磁極磁場是恒定不變的，分永磁式和它勵式兩種。 轉子 轉子又叫電樞，由硅鋼片疊成，外表嵌有線圈。 電刷與換向片 電刷與外加直流電源相連，換向片于電樞導體相連。11、簡述數控機床中廣泛采用永磁式同步型交流伺服電動機的工作原理，并說明何為同步交 流伺服電動機的最大同步轉距？ 工作原理：永磁式同步型交流伺服電動機的轉子是一個具有兩個極的永磁體也可以是多極 的。按照電動機學原理，當電動機的定子三相繞組接通三相交流電源時，就會產生旋轉磁 場Ns, Ss 以同步轉速ns逆時針方向旋轉。根據兩異性磁極

7、相吸的原理，龍子磁極Ns 或Ss緊緊吸住轉子，以同步轉速 ns在空間旋轉，即轉子和泄子磁場同步旋轉。最大同步轉距：電動機所能輸岀的瞬時最大轉距12、變頻器分為那幾大類？各有什么特點？ 分類：變頻器有交一交變頻器和交一直一交變變頻器兩大類。 特點：交 - 交變頻器沒有明顯的中間濾波環肖，電網提供的交流電直接被變成可調頻率與電壓的交流電，又稱直接變頻器。交- 直- 交變頻器實現把電網提供的交流電轉換為直流電，經中間濾波后再進行逆變而轉變為變頻變壓的交流電， 故稱為間接變頻器。 直接變頻器只需要一次能量變換， 所以變換效 率高， 工作可靠， 但頻率的變化范用有限， 多用于低頻、 大容呈的調頻。 間接

8、變頻需要進行 兩次電能變 換，所以變換效率低，但頻率變換范圍大。目前一般采用間接變頻器。13、正弦波脈寬調制 SPWM 變頻器有什么特點？簡述其工作原理。特點：正弦波脈寬調制 SPWM變頻器結構簡單，電網功率因數接近于 1,且不受逆變器負 載大小的影響，系統動態響應快，輸出波形好，使電機可在近似于正弦波的交變電壓下運行, 脈動轉矩小，擴展了調速范圍，提髙了調速性能，因此，在數控機床的交流驅動中廣泛使用。原理：根本工作原理是先將 50Hz 交流電經整流變壓器變壓得到所需電壓，經二極管不可控 整 流和電容濾波，形成恒立直流電壓，而后送入由大功率晶體管構成的逆變器主電路，輸出三相電壓和頻率均可調整的

9、等效于正弦波的脈寬調制波 SPWM 波，即可拖動三相電機運 轉。14、閉環和半閉環伺服系統有哪些環節組成？閉環：閉環伺服系統的一般結構通常由位置環和速度環組成。速度環速度控制單元是一個獨立的單元部件，它由伺服電動機、伺服驅動裝巻、測速裝苣及速度反應組成：位巻環由數控系統中的位置控制模塊、位置檢測裝宜及位置反應組成。半閉環：半閉環控制系統是在伺服系統的絲杠上或進給電動機的軸上裝有角位移檢測裝置它由角位移檢測裝垃、位移控制模塊、伺服放大器和伺服電動機組成。15 、 數控機床對主軸有哪些根本要求？數控機床對主軸系統有如下要求： 1 具有較大的調速范用并能進行無級調速 2 具有足夠高的精度和剛度 3 具有良好的抗震性和熱穩泄性循環潤滑和冷卻 4 具有自動換刀、主軸泄向功能 5 具有于進給同步控制的功能16 、 何謂主軸定向控制？簡述其作用。 主軸左向控制：主軸泄向控制又稱主軸準停控制，即當主軸停止時能控制苴停在固左位置。 其 作用如下： 刀具交換 在加工中心中，當主軸停轉進行刀具交換時，主軸需停在一個固泄不變的位置上，從而保證 主 軸端而上的鍵也在一個固立的位宜，這樣，換刀機械手在交換刀具時，能保證刀柄上的鍵槽對正主軸端面上的定位鍵。 鐐孔退刀 在精鋰孔退刀時，為了防止