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广数数控系统知识讲座第2讲数控系统配置与传动比的计算
广数数控系统知识讲座第2讲数控系统配置与传动比的计算
陈永贵
【期刊名称】《金属加工:
冷加工》
【年(卷),期】2004(000)002
【总页数】3页(P77-79)
【作者】陈永贵
【作者单位】广州数控设备厂,510165
【正文语种】中文
【中图分类】工业技术
广数数控系统知识讲座第2讲数控系统配置与传动比的计算广州数控设备厂(510165)陈永贵1.数控系统的配置及应用随着我国数控技术的不断发展,国产数控系统生产的重点已经由早期的适配步进电机的经济型数控逐步向适配交流伺服电机的中档型数控系统过渡,目前我国能够自行设计生产交流伺服电机及交流伺服电机驱动器的厂家也在不断增多。
数控机床行业不断发展,也带动并促进了数控技术的快速发展但我国数控技术与日本、德国及美国等工业发达的国家相比,仍有相当的差距。
目前,我国生产的驱动电机基本上可分为反应式步进电机、混合式步进电机及全数字式交流伺服电机三种。
根据三种不同的驱动电机,广州数控设备厂生产的数控车床系统主要有以下三种应用较为广泛的数控系统配置:
(1)三相反应式步进电机:
CSK928TA型数控车床系统、DF3系列三相微步距步进电机驱动器。
(2)三相混合式步进电机:
GSK928TC型数控车床系统、DY3系列三相混合式步进电机驱动器。
(3)配三相永磁同步交流伺服电机:
GSK980TA型数控车床系统、DA98系列全数字式交流伺服驱动器。
常用步进电机输出扭矩为2—20Nm,一般用于最大回转直径小于等于500mm的数控卧式车床。
常用交流伺服电机输出扭矩2~27Nm适用范围较广数控机床要配置何种数控系统,要根据机床的用途及加工要求来定。
2.传动比的设计与计算
(1)配置反应式步进电机①传动比的计算当进给方向配反应式步进电机时,传动比i与该进给传动所用丝杠的导程P、该步进电机的步距角p及脉冲当量盯有关:
传动比f:
22一臣二£
(1)一=,-3600cr式中22-丝杠端齿轮(或带轮)齿数z\-电机端齿轮(或带轮)齿数p-电机步距角,(。
)P-丝杠导程,mma-脉冲当量,mm对于配置反应式步进电机的进给传动,当选定了进给的步进电机及滚珠丝杠时,上述公式中p、P、盯均为已知条件,此时进给传动的传动比i必须满足公式1的要求。
当i>l时,进给传动为减速传动;当i 因升速传动会降低电机传递的扭矩,而减速传动会降低进给的快速运动速度,而且要考虑机械结构紧凑,故一般传动比设计范围为: 0.5≤i≤2,最好为1.0。 2.0之间。 ②传动比计算举例某CJK6132A型数控车床,配GSK928TA系统,横向进给步进电机为110BC380B(步距角为0.750),驱动器型号为DF3A-06,横向滚珠丝杠导程为4mm;纵向进给步进电机为130BC3100C(步距角为0.60)驱动器型号为DF3A-08,纵向滚珠丝杠导程为6mm,计算横向、纵向机械传动比。 由上述条件,横向(即X向)Px=0.750,Px=4mm,对于GSK928TA系统,其最小设定单位为O.Olmm,因横向为车床的径向进给方向,常以直径为编程量,而实际进给量为半径值,故ax=0,005mm由此可计算出横向传动比ix: .Px.Px0.75×4'x5360ax一360×0.0055-3同理,已知纵向(即Z向)Pz=0.60,Pz=6mm,az=O.Olmm,计算出纵向传动比iz: .如.Pz0.6×6'z5360了xdz一360×0.0l由此计算结果可以看出,纵向进给传动可以考虑步进电机与滚珠丝杠直联,也可以通过齿数相同的齿轮或同步带轮进给传动;而横向必须采用丝杠端与电机端齿数比为5: 3的齿轮或同步带轮进给传动。 (2)配置混合式步进电机①三相混合式步进电机工作原理当电机三8lNcAOMjI)2004#'B2)ri豆第2讲数控系统配置与传动比的计算随着我国数控技术的不断发展,国产数控系统生产的重点已经由早期的适配步进电机的经济型数控逐步向适配交流伺服电机的中档型数控系统过渡目前我国能够自行设计生产交流伺服电机及交流伺服电机驱动器的厂家也在不断增多。 数控机床行业不断发展,也带动并促进了数控技术的快速发展式步进电机、混合式步进电机及全数字式交流伺服电机三种。 根据三种不同的驱动电机,广州数控设备厂生产的数控车床系统主要有以下三种应用较为广泛的数控系统配置: (1)三相反应式步进电机: CSK928TA型数控车床系统、DF3系列三相微步距步进电机驱动器。 (2)三相混合式步进电机: GSK928TC型数控车床系统、DY3系列三相混合式步进电机驱动器。 (3)配三相永磁同步交流伺服电机: GSK980TA常用步进电机输出扭矩为2—20Nm,一般用于最大回转直径小于等于500mm的数控卧式车床。 常用交流伺服电机输出扭矩2~27Nm适用范围较广传动比的设计与计算 (1)配置反应式步进电机f: 22一臣二£ (1)=-3600cr式中电机端齿轮(或带轮)齿数p-电机步距角,(。 P-丝杠导程,mma-脉冲当量,mm对于配置反应式步进电机的进给传动,当选定盯均为已知条件,此时进给传动的传动比i必须满足公式1的要求。 当i>l时,进给传动为减速传动;当i 因升速传动会降低电机传递的扭矩,而减速传动会降低进给的快速运动速度,而且要考虑机械结构紧凑,故一般传动比设计范围为: 0.5≤i≤2,最好为1.0。 2.0某CJK6132A型床,GSK928TA系统横向进给步进电机为距角为0.750)驱动器号DF3A-06,横向滚珠丝杠导程为4mm;纵向进给08,纵向滚珠丝杠导程为6mm,计由上述条件,横向(即X向)Px=0.750,Px=4mm对于系统,O.Olmm.Px.Px0.75×4'x5360ax3600.005同理,已知纵向(即Z向)Pz=0.60,Pz=6mmaz=O.Olmm如.Pz0.66'z360了xdz0.0l由此计算结果可以看出,纵向进给传动可以考虑步进电机与滚珠丝杠直联,也可以通过齿数相同的齿轮或同步带轮进给传动;而横向必须采用丝杠端与电机端齿数比为5: 3的齿轮或同步带轮进给传动。 技术讲座rechnologySeminar相绕组通入正弦波电流时,该电流在电机的气隙中产生一个空间幅值恒定的旋转磁势,该空间磁势的大小和方向与各相的电流的顺序和大小有关,并且要求驱动系统在电机绕组中的电流为双向的分级变化的阶梯波(当分级数无限增加时,电流波将形成正弦波),各相电流之间的相位差为1200。 电机磁性转子跟踪定子空间磁势面移动形成电机旋转,当空间磁势定位于某点时,转子也定位于该点,实现了精确定位。 当某一相电流变化一个完整周期时(其他相电流也各自变化一个完整的周期,只是相角不同而己),步进电机转子将转过一个齿距,对应的机械角为3600/22(22为电机转子齿数)。 若相电流在一个周期内分成Ⅳ个台阶电流值,转子在每一个台阶电流处于不同的定位点,因此,步进电机的步距角为: p=360。 /(Nz2),或电机每转步数为: S=Nz2。 如果每一个正弦周期由20个电流台阶组成,电机的转子齿数为50个,则畦机的步距角p3600/(Nz2)=3600/(20×50)=0.360,电机每一转需脉冲个数为: Js=Nz2=20×50=1000。 根据三相混合式步进电机工作原理,广州数控生产的DY3系列三相混合式步进电机驱动器i根据常用滚珠丝杠的导程(4、5、6、8、10mm)以及常用脉冲当量(0.01、0.005、0.001、0.0005),电机步距角可设为从0.0360。 0.750共15种(见附表),用户可根据不同配置通过驱动器上四个拨码开关来设置合适的步距角。 DY3系列三相混合式步进电机驱动器步距角设置表┏━━━━━━┳━━━┳━━━┳━━━┳━━━┳━━━━┳━━━┳━━━┳━━━┳━━━┓┃┃sWI┃开关┃┃┣━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━┫┃拨码开关SW2位置SW,┃┃┣━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━┫┃┃SWt┃┣━━━━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━┫┃对应步距角: 。 )0.03fD.0720.06D.1440.090.120.180.30┃┣━━━━━━┻━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━┫┃电机每转脉冲数100005000600025004000300020001200┃┗━━━━━━━━━━┻━━━┻━━━┻━━━┻━━━━┻━━━┻━━━┻━━━┻━━━┛┏━━━━━━┳━━━┳━━━┳━━━┳━━━┳━━━┳━━━━┳━━━┳━━━┳━┓┃┃SWI┃┃┃┣━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━━╋━━━╋━━━╋━┫┃SW3┃┃┃┣━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━━╋━━━╋━━━╋━┫┃┃SW'┃┃┣━━━━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━━╋━━━╋━━━╋━┫┃: 。 )0.360.450.72D.0450.75D.075┃┃┣━━━━━━┻━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━╋━━━━╋━━━╋━━━╋━┫┃100080060050080004804800┃┃┗━━━━━━━━━━┻━━━┻━━━┻━━━┻━━━┻━━━━┻━━━┻━━━┻━┛不是惟一不变的,其步距角与其配置的驱动器设置有关,因此计算方法与配置反应式步进电机的方法不同,计算方法按下列步骤: 第一步,先假定其进给传动机械传动比为1: 1,根据公式l得出步距角计算值Po的计算公式: 步距角卢。 =芎窘 (2)第二步,计算出步距角Po与表1中数据对比,如果有正好相符的步距角,则可直接将拨码开关调整到相应的位置即可,此时可以考虑步进电机与滚珠丝杠直联,也可以通过齿数相同的齿轮或同步带轮进给传动;如果计算出的Po在表1中没有相符的值,则应该参考表l选择与一个大干而最接近卢。 的值卢,将拨码开关调整到相应的位置。 设定好合适的步距角后再根据公式1来计算传动比i。 ③传动比计算举例某数控车床,配GSK928TC数控系统,两个进给方向步进电机均为110BYG350A驱动器型号为DY3A-24,横向滚珠丝杠导程为4mm;纵向滚珠丝杠导程为5mm,计算横向、纵向机械传动比。 由上述条件,横向(即X向),Px=4mm,对于GSK928TC系统,ax=0.0005mm,由此可计算步距角理论值Pox: 3600ax360×0.0005=0.045Pox2]了一=一4同理,已知纵向(即Z向),Pz=6mm,%=0.00lmm计算出纵向步距角理论值p。 z: 3600盯z360×0.001=0.0720p吡2]F2—5由此计算结果并查看表1可以看出,纵横向进给传动均可以考虑步进电机与滚珠丝杠直联,也可以通过齿数相同的齿轮或同步带轮进给传动。 (3)配置交流伺服电机①传动比的计算配置交流伺服电机的进给传动,计算传动比时不必考虑“步距角”问题,设计时应首先考虑机床最大快速移动速度口。 、数控系统的所能够控制的快速移动速度。 。 。 传动比i计算公式为: ②传动比的计算当进给方向配混合式步进电机时,传动比i与丝杠的导程P、电机的步距角p及脉冲当量盯仍然要满足上述公式1,但与配置式中反应式步进电机不同的是混合式步进电机的步距角墨AmNcAosrvI,2004#第2甥.22NP传动比i=-=一(3)彳1voⅣ——电机转速,r/minP-丝杠导程,mm技术讲座rechnologySeminar相绕组通入正弦波电流时,该电流在电机的气隙中产生一个空间幅值恒定的旋转磁势,该空间磁势的大小和方向与各相的电流的顺序和大小有关,并且要求驱动系统在电机绕组中的电流为双向的分级变化的阶梯波(当分级数无限增加时,电流波将形成正弦波),各相电流之间的相位差为1200。 电机磁性转子跟踪定子空间磁势面移动形成电机旋转,当空间磁势定位于某点时,转子也定位于该点,实现了精确定位。 当某一相电流变化一个完整周期时(其他相电流也各自变化一个完整的周期,只是相角不同而己),电机转子齿数)。 若相电流在一个周期内分成Ⅳ个台阶电流值,转子在每一个台阶电流处于不同的定位点,因此,步进电机的步距角为: p=360。 /Nz2或电机每转步数为: SNz2如果每一个正弦周期由20个电流台阶组成电机的转子齿数为50个,则畦机的步距角p电机每一转需脉冲个数为: Js=Nz2=20×50=1000。 据常用滚珠丝杠的导程(4、5、6、8、10mm)以及常用脉冲当量(0.01、0.005、0.001、0.0005),电机步距角可设为从0.0360。 0.750共15种(见附表),┏━┳┓┣╋┫SWD144┻┗┛。 )045不同,计算方法按下列步骤: 卢芎窘 (2)第二步,计算出步距角Po与表1中数据对比,如果有正好相符的步距角,则可直接将拨码开关调整到相应的位置即可,此时可以考虑步进电机与滚珠丝杠直联,也可以通过齿数相同的齿轮或同步带轮进给传动;如果计算出的Po在表1中没有相符的值,的值将拨码开关调整到相应的位置。 设定TC数控两个进给方向均110BYG350A驱动器型号为DY3A-24,横向滚GSK928TC系统,ax=0.0005mm0.0005=0.045知即ZPz=6mm0.001=0.0720p吡2]F2—5由此计算结果并查看表1可以看出,纵横向进给传动均可以考虑步进电机与滚珠丝杠直联,也可以通过齿数相同的齿轮或同步带轮进给传动。 (3)配置交流伺服电机计算传动比时不必考虑“”问题,设计时应首先考虑机床最大快速移动速度口。 、数控系电机时,传动比i与丝杠的导程P、电机的步距角p及脉冲当量盯仍然要满足上述公式1,但与配置式中反应式步进电机不同的是混合式步进电机的步距角墨AmNcAosrvI,2004#甥22NPi=-=Ⅳ——电机转速,r/min技术讲座lITechnologySeminar秽o——最大移动速度,mm/mln实际快速移动速度tJ≤Vm,”≤vo。 一般传动比设计范围为: 0.5≤i≤2,最好为1.0~2.0之间。 驱动器参数设定DA98系列的交流伺服驱动器,在使用前为了使机床指令位移量与实际位移量相符,必须根据机床的实际情况来设置驱动器的电子齿轮比G,G与为驱动器中12、13号参数P12.P13设置以及机床丝杠导程P、传动比i、光电编码器线数C等相关: G×C’×d)电子齿轮比G=;篝=生羔坐(4)P数控系统,横向进给方向伺服电机为110ST-M02030H(电机额定转速: 3000r/min,光电编码器每转线数C=2500驱动器型号为DA98-06),横向滚珠丝杠导程为4mm,快速移动速度为vOx=10m/min,计算横向机械传动比i及设置驱动器12、13号参数P12、P13。 已知条件: Px=4mm,Ⅳ=3000r/min,vox=10m/min=10000mm/min根据公式3可计算LX: .ⅣPx3000×4ix=百一10000=詈=1.2又知: C=2500,ax=0.0005mm,ix=1.2Px=4mm,根据公式4可计算出电子齿轮比Gx: G-电子齿轮比,推荐值为: 0.02≤G≤50P124xc×ax×ix4×2500×0.0005×1.2——=——C-光电编码器每转线数P.32——Px4mm3仃——脉冲当量,mm=虿=1.5i-传动比P-由上述计算结果可以看出,横向进给传动应采P——丝杠导程,mm亏电机端齿数比为6: 5的齿轮或同步带轮尸他、P”——驱动器的12.13号参数,取值范围昱蓍篙妻? 裹向驱动器12号参数P,: 应设为3,13为1N32767③传动比计算举例某数控车床,配号参数P13设为2。 待续)瑶参(收稿日期: 20031204)蜉信息锄眄信息铆CAD(计算机辅助设计)软件是继操作系统、办公软件之后的第三大软件,但与国外同行相比,这个领域里的国内软件商们却似乎一直默默无闻,长期以来,Autodesk等公司的产。 品一直占据着中国的绝大部分市场,但如今,以中望龙腾公司为首的一批国产CAD厂商们开始发力了,在刚刚结束的北京装饰行业软件正版化大会上,一批知名企业集中采购了国产CAD产品,据悉,这已经是继上海、广州、东莞、杭州等地的企业CAD正版软件采购后国产CAD的第五次重大胜利了,而与以往的低调有所不同,中望希望能够通过媒体让我们知道: CAD领域,国产软件的声音同样不容忽视。 盗版阻碍软件研发国产CAD厂商缔结联盟盗版问题一直是国产软件发展的一大瓶颈,在CAD领域也无例外,对此,广州中望龙腾科技总经理杜玉林也多少有些无奈。 正因为如此,中望选择了“平台十二次开发软件”这样一种模式,期待能够通过与各领域顶级专业软件厂商合作,打造一个覆盖建筑、机械、电力等多行业的完整CAD产业链。 Brow塾&Sh鹎萨前哨2003年销鸯合同额突破3亿2003年,Brown&Sharpe前哨利用“新厂房、新产品、新服务”继续打造“技术第 一、服务第一”的世界一流国际化公司形象,三坐标测量机市场占有率超过55%。 2003年12月底,Brown&Sharpe前哨2003年的销售合同额超过3亿元人民币,售出了302台三坐标测量机,再次刷新了历史记录。 2004年,Brown&Sharpe前哨将对销售服务工作进行重大改革,实现销售服务的一体化、区域化管理。 更加贴近用户、贴近市场,能够快速地对用户的需求做出反应。 机t1人c冷却I,2aw#H2,t2tji譬IlITechnology——最大移动速度,mm/mln实际快速移动速度tJ≤Vm,”≤vo。 一般传动比设计范围
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