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线切割机床(快走丝、中走丝)如何选型(2)

2011/9/18    作者:未知    来源:ttcad    阅读:830

2.2 精密型数控系统

精密型数控系统包括半闭环数控系统和全闭环数控系统。

半闭环数控系统一般指机床的伺服电机的位置信号(光电编码器)反馈到数控系统,系统能自动进行位置检测和误差比较,可对部分误差进行补偿控制,因此其控制精度比开环数控系统要高,但比全闭环的数控系统要低。

全闭环数控系统除包括机床的伺服电机的位置反馈外,还有机床工作台的位置检测装置(通常用光栅尺)的位置信号反馈到系统,从而形成全部位置随动控制,系统在加工过程中自动检测并补偿所有的位置误差。

全闭环数控系统的加工精度是最高的,但这种系统的调试、维修极其困难,而且系统的价格很高,只适用于中、高档的数控机床上。

因为开环控制系统的价格比闭环控制系统要低得多,因此在选择数控系统时,要考虑数控系统占整台数控机床的价格成本比例,然后根据机床的配置情况及机床本身的要求,中、低档机床采用开环控制系统,中、高档机床采用闭环控制系统。

3、驱动单元的选配

驱动单元包括驱动装置和电机两部分,对驱动单元的选购主要在于驱动装置的选择,因为电机是通用的部件,性能差别只存在于不同的厂家和型号。

驱动电机主要可分为:反应式步进驱动电机、混合式(也称永磁反应式)步进驱动电机和伺服驱动电机三大类。

反应式步进驱动电机的转子无绕组,由被励磁的定子绕组产生反应力矩实现步进运行。混合式步进电机的转子用永久磁钢,由励磁和永磁产生的电磁力矩实现步进运行。步进电机受脉冲的控制,通过改变通电的顺序可改变电机的旋转方向,改变脉冲的频率可改变电机的旋转速度。步进电机有一定的步距精度,没有累积误差。但步进电机的效率低,拖动负载的能力不大,脉冲当量不能太大,调速范围不大。目前步进电机可分为两相、三相、五相等几种,常用的是五相步进电机。在过去很长一段时间里,步进电机占很大的市场,但目前正逐步为伺服电机所取代。

目前常用的伺服电机是交流伺服电机,在电机的轴端装有光电编码器,通过检测转子角度用以变频控制。从最低转速到最高转速,伺服电机都能平滑运转,转矩波动小。伺服电机有较长的过载能力,有较小的转动惯量和大的堵转转矩。伺服电机有很小的启动频率,能很快从最低转速加速到额定转速。

采用交流伺服电机作为驱动器件,可以和直流伺服电机一样构成高精度,高性能的半闭环或闭环控制系统。由于交流伺服电机内是无刷结构,几乎不需维修,体积相对较小,有利于转速和功率的提高。目前已经在很大范围内取代了直流伺服电机。采用高速微处理器和专用数字信号处理机(DSP)的全数字化交流伺服系统出现后,原来的硬件伺服控制变为软件伺服控制,一些现代控制理论中的先进算法得到实现,进而大大地提高了伺服系统的性能,因此伺服单元能较大的提高加工效率及加工精度,但伺服驱动单元的价格也较高。随着伺服控制技术的逐步提高,目前伺服驱动单元正逐步成为驱动单元的主力军,伺服驱动单元的价格也在逐步减低

伺服驱动器有两种。一种采用脉冲控制方式,此种驱动器与电机闭环,但不反馈到数控系统,这种驱动器在某种程度上可称为开环控制的伺服控制。另一种采用电压控制方式,通过电压的高低进行电机的转速控制,电机的反馈信号通过驱动器反馈到数控系统进行位置控制。

选择驱动单元时,也要考虑驱动单元的价格在整台数控机床中的比例。整台数控机床价格较低的一般选择步进驱动单元,而价格较高的机床选择伺服驱动单元。但选择驱动单元的同时,也要考虑驱动单元与数控系统的匹配问题,选择闭环控制系统时必须选择闭环的伺服驱动单元。交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以,在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素,选用适当的控制电机。

4、功能选择

以上是根据数控系统的加工精度进行考虑,除此以外,还要从数控系统的功能选择上考虑。

4.1 控制轴

数控系统控制轴的数量也是选择的关键。按控制轴的数量可分为两轴联动、四轴联动、多轴联动等。控制轴的数量越多,机床所能加工的形状越复杂,但其成本就越高。目前线切割割机床一般用两个直线移动轴联动,有锥度装置的附加二个直线移动轴。高档的系统则联动的轴更多,代表线切割机床制造业最高境界的是五轴联动数控系统,其中四个轴分别为XYUV直线移动轴,一个轴为Z轴作上下直线移动轴,五轴联动时可加工出比较复杂的空间零件。当然这需要高档的数控系统、伺服系统以及软件的支持,对机床的要求也极高。

控制轴越多,数控系统的价格成几何级数增长。因此,在选择数控系统时,要根据机床本身的运动轴进行选择,多余的控制轴并不能提高机床的控制精度,反而增加了数控系统的成本。

4.2 图形显示

系统的图形显示功能,该功能用于模拟零件加工过程,显示真实刀具在工件上的切割路径,可以选择直角坐标系中的一个平面,也可选择不同视角的三维立体,可以在加工的同时作实时的显示,也可在机械锁定的方式下作加工过程的快速描绘,是一种检验零件加工程序,提高编程效率和实时监视的有效工具。

上述这类问题在数控线切割机床的功能配置时是经常遇到的,作为一个数控机床的设计和销售人员以及投资购买者,都必须清楚了解数控系统的各种功能用途,根据机床的实际情况为用户配置经济合理、功能和价格比都比较高的数控机床,减少不必要的浪费。

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