數(shù)控機(jī)床電器控制第4章復(fù)習(xí)思考題

1、數(shù)控機(jī)床電器控制第 4 章復(fù)習(xí)思考題1、簡(jiǎn)述伺服系統(tǒng)的組成 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)一般由位巻檢測(cè)裝宜、位置控制模塊、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、伺服電動(dòng)機(jī)及 機(jī) 床進(jìn)給傳動(dòng)鏈組成2、數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)有何要求？1) 可逆運(yùn)行2) 速度范圍寬3) 具有足夠的傳動(dòng)剛性和髙的速度穩(wěn)立性4) 快速響應(yīng)無(wú)超調(diào)5) 高精度6) 低速大轉(zhuǎn)矩3、伺服系統(tǒng)由哪幾類分類方法？1) ?按執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方式分類 開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng) 半閉環(huán)控制系統(tǒng)2) .按使用的伺服電動(dòng)機(jī)類型分類 直流伺服系統(tǒng) 交流伺服系統(tǒng)3) .按驅(qū)動(dòng)類型分類 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 主軸伺服系統(tǒng)4、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有哪些特點(diǎn)？1) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)受脈沖的控制，其轉(zhuǎn)子的角位移

2、量和轉(zhuǎn)速嚴(yán)格地與輸入脈沖的數(shù)疑和脈沖頻 率成正比，改變通電順序可改變步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：改變通電頻率可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。2) 維持控制繞組的電流不變，電動(dòng)機(jī)便停在某一位置上不動(dòng)，即步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有通電自鎖能 力，不需要機(jī)械制動(dòng)。3) 有一定的步距精度，沒(méi)有累積誤差。4) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是效率低，拖動(dòng)負(fù)載的能力不大，脈沖當(dāng)量(步距角)不能太大，調(diào)速 范圍不寬，最髙輸入脈沖頻率一般不超過(guò) 18kHz.5、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向是如何控制的？ 改變電源脈沖的頻率可以改變轉(zhuǎn)速，改變定子繞組的通電順序可以改變轉(zhuǎn)向。6、何為步距角？步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有哪些使用特性？ 步距角：一個(gè)脈沖所能使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度。步進(jìn)電動(dòng)

3、機(jī)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(tài)距角特性 電動(dòng)機(jī)軸上外加的負(fù)載轉(zhuǎn)距與轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過(guò)的角度的關(guān)系。 啟動(dòng)頻率 空載時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)突然啟動(dòng)，并進(jìn)入不丟步的正常運(yùn)行的最高頻率。 連續(xù)運(yùn)行頻率步進(jìn)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后其運(yùn)行速度能跟蹤指令脈沖頻率連續(xù)上升而不丟步的最高工作頻率。 矩頻特性與動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)距輸出轉(zhuǎn)距與連續(xù)運(yùn)行頻率之間的關(guān)系為矩頻特性。該特性上每一個(gè)頻率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)距維東臺(tái)轉(zhuǎn)距。 加減速特性步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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(tài)的頻率變化與時(shí)間的關(guān)系。7、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的環(huán)形脈沖分配器有何作用？它有哪些實(shí)現(xiàn)方式？作用：環(huán)形脈沖分配器適用于控

4、制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電方式的，其作用是將CNC裝置送來(lái)的一系列指令脈沖按著一宦循環(huán)規(guī)律依次分配給電動(dòng)機(jī)的各相繞組，從而控制各相繞組的通電和斷電。實(shí)現(xiàn)方式：有單三拍、雙三拍、三相六拍。8、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中上下壓電路與恒流斬波驅(qū)動(dòng)電路有何相同處和不同處？恒流斬波驅(qū)動(dòng)電路在髙低壓驅(qū)動(dòng)電路根底上，去掉繞組串聯(lián)電阻Ra,增加負(fù)反應(yīng)電阻 Rc,使繞組中的驅(qū)動(dòng)電流更接近于矩形波。9、簡(jiǎn)述直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理及其換向裝垃的作用。直流電動(dòng)機(jī)工作原理是建立在電磁力和電磁感應(yīng)根底上的，是由于帶電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用。如圖題4所示直流電動(dòng)機(jī)模型，它包括三個(gè)局部：固泄的磁極、電樞、換向片與電刷。當(dāng)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(dǎo)體ab在磁 場(chǎng)中受的作用力F按左手泄那么指向逆時(shí)針?lè)较?。同理，載流導(dǎo)體cd受到的作用 力也是逆時(shí)針?lè)较虻?。因此，轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下逆時(shí)針?lè)较蜃遛D(zhuǎn)起來(lái)。當(dāng)電樞恰好轉(zhuǎn)過(guò)90。時(shí)，電樞線圈處于中性而此時(shí)線圈不切割磁力線，電磁轉(zhuǎn)矩為零。但由于慣性的作用，電樞將繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)電刷與換向片再次接觸時(shí)，導(dǎo)體ab和cd交換了位置。因此，導(dǎo)體 ab和cd中的電流方向改變了，這就保證了電樞可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。從上而分析可知，要電磁轉(zhuǎn)矩方向不變，導(dǎo)體從N極轉(zhuǎn)到S極時(shí)，導(dǎo)體中的電流方向 必須相應(yīng)地改變，換向片與電刷即實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)的機(jī)械式“換向裝置“。圖題 4

6、直流電動(dòng)機(jī)模型10 直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括那些局部？ 直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括三大局部： 定子 定子磁極磁場(chǎng)是恒定不變的，分永磁式和它勵(lì)式兩種。 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)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(dǎo)體相連。11、簡(jiǎn)述數(shù)控機(jī)床中廣泛采用永磁式同步型交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理，并說(shuō)明何為同步交 流伺服電動(dòng)機(jī)的最大同步轉(zhuǎn)距？ 工作原理：永磁式同步型交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是一個(gè)具有兩個(gè)極的永磁體也可以是多極 的。按照電動(dòng)機(jī)學(xué)原理，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的定子三相繞組接通三相交流電源時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁 場(chǎng)Ns, Ss 以同步轉(zhuǎn)速ns逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。根據(jù)兩異性磁極

7、相吸的原理，龍子磁極Ns 或Ss緊緊吸住轉(zhuǎn)子，以同步轉(zhuǎn)速 ns在空間旋轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)子和泄子磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)。最大同步轉(zhuǎn)距：電動(dòng)機(jī)所能輸岀的瞬時(shí)最大轉(zhuǎn)距12、變頻器分為那幾大類？各有什么特點(diǎn)？ 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(diǎn)：交 - 交變頻器沒(méi)有明顯的中間濾波環(huán)肖，電網(wǎng)提供的交流電直接被變成可調(diào)頻率與電壓的交流電，又稱直接變頻器。交- 直- 交變頻器實(shí)現(xiàn)把電網(wǎng)提供的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，經(jīng)中間濾波后再進(jìn)行逆變而轉(zhuǎn)變?yōu)樽冾l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(diào)頻。 間接

8、變頻需要進(jìn)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(diào)制 SPWM 變頻器有什么特點(diǎn)？簡(jiǎn)述其工作原理。特點(diǎn)：正弦波脈寬調(diào)制 SPWM變頻器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電網(wǎng)功率因數(shù)接近于 1,且不受逆變器負(fù) 載大小的影響，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，輸出波形好，使電機(jī)可在近似于正弦波的交變電壓下運(yùn)行, 脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，擴(kuò)展了調(diào)速范圍，提髙了調(diào)速性能，因此，在數(shù)控機(jī)床的交流驅(qū)動(dòng)中廣泛使用。原理：根本工作原理是先將 50Hz 交流電經(jīng)整流變壓器變壓得到所需電壓，經(jīng)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(gòu)成的逆變器主電路，輸出三相電壓和頻率均可調(diào)整的

9、等效于正弦波的脈寬調(diào)制波 SPWM 波，即可拖動(dòng)三相電機(jī)運(yùn) 轉(zhuǎn)。14、閉環(huán)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)有哪些環(huán)節(jié)組成？閉環(huán)：閉環(huán)伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)通常由位置環(huán)和速度環(huán)組成。速度環(huán)速度控制單元是一個(gè)獨(dú)立的單元部件，它由伺服電動(dòng)機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)裝巻、測(cè)速裝苣及速度反應(yīng)組成：位巻環(huán)由數(shù)控系統(tǒng)中的位置控制模塊、位置檢測(cè)裝宜及位置反應(yīng)組成。半閉環(huán)：半閉環(huán)控制系統(tǒng)是在伺服系統(tǒng)的絲杠上或進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的軸上裝有角位移檢測(cè)裝置它由角位移檢測(cè)裝垃、位移控制模塊、伺服放大器和伺服電動(dòng)機(jī)組成。15 、 數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸有哪些根本要求？數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸系統(tǒng)有如下要求： 1 具有較大的調(diào)速范用并能進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)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(wěn)泄性循環(huán)潤(rùn)滑和冷卻 4 具有自動(dòng)換刀、主軸泄向功能 5 具有于進(jìn)給同步控制的功能16 、 何謂主軸定向控制？簡(jiǎn)述其作用。 主軸左向控制：主軸泄向控制又稱主軸準(zhǔn)?？刂疲串?dāng)主軸停止時(shí)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(dāng)主軸停轉(zhuǎn)進(jìn)行刀具交換時(shí)，主軸需停在一個(gè)固泄不變的位置上，從而保證 主 軸端而上的鍵也在一個(gè)固立的位宜，這樣，換刀機(jī)械手在交換刀具時(shí)，能保證刀柄上的鍵槽對(duì)正主軸端面上的定位鍵。 鐐孔退刀 在精鋰孔退刀時(shí)，為了防止