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0.3 机床电气控制技术的发展概况 在电力拖动方式的演变过程中,电动机调速技术也得到了迅速发展。 0.3.2 机床调速技术的发展历程 为了提高机床的工作效率,在满足加工精度与表面粗糙度要求的前提下,对不同的工件材料和不同的刀具,应选择不同的最合理的切削速度。另外,机床的快速进、退刀和对刀调整等辅助工作也需要不同的运动速度。因此,为保证机床能在不同的速度下工作,要求包括主拖动和进给拖动在内的电力拖动系统必须具备调节速度的功能。调速方法分为:机械有级调速、电气--机械有级调速、电气无级调速。 电气无级调速是通过直接改变电动机的转速来实现机床工作机构转速的无级调节的。与机械有级调速、电气--机械有级调速相比,这种调速系统具有调速范围宽、可实现平滑调速、调速精度高、控制灵活,可大大简化机床的机械传动机构等优点,因而广泛应用于机床的主拖动系统和进给拖动系统中。 电气无级调速系统可分为直流调速系统和交流调速系统两大类。
直流调速系统 直流电动机具有良好的起动、制动和调速性能,可以方便地在宽范围内实现平滑无级调速。 20世纪30年代,直流调速系统就已在重型和精密机床上得到广泛应用。 20世纪60年代以后,随着大功率晶闸管的问世、大功率整流技术和大功率晶体管的发展,晶闸管直流电动机无级调速系统取代了“直流发电机--直流电动机”、电磁放大机等直流调速系统,采用脉宽调制的直流调速系统也得到了广泛的应用。 交流调速系统 由于交流电机结构简单、造价低、便于维护,故交流拖动系统一直在机床中占主导地位。随着电力电子学、电子技术、大规模集成电路和计算机控制技术的发展,再加上现代控制理论向电气传动领域的渗透,高性能交流调速系统应用越来越广泛。特别是以笼型交流伺服电机为对象的矢量控制技术,使交流调速具有直流调速的优越调速性能。交流调速的单机容量和转速可大大高于直流电机,且交流电机无电刷和换向器,容易维护,可靠性高,能适应较恶劣的工作环境。交流变频调速器、矢量控制伺服单元及伺服电机等交流调速技术正逐步取代直流调速技术,成为机电传动技术的主流选择。 |