各种伺服电机在数控电火花穿孔机设备应用的优缺点

                         各种伺服电机在数控电火花穿孔机设备应用的优缺点

数控电火花机床（数控电火花穿孔机，数控电火花线切割机，数控电火花成型机）进给伺服系统可细分为步进伺服电机、直流伺服电机、交流伺服电机。

(1)步进伺服电机
步进伺服电机是一种用脉冲信号控制，并将脉冲信号转换成相应角位移的控制系统。其角位移与脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比，通过改变脉冲频率可调节电动机的转速。如果停机后某些绕组仍保持通电状态，则系统还具有自锁能力。步进电动机每转1周都有固定的步数，如500步、1000步、50000步等，理论上其步距误差不会累计。
步进伺服电机结构简单，符合系统数字化发展需要，但精度差、能耗高、速度低，且其功率越大移动速度越低。特别是步进伺服易于失步，使其主要用于速度与精度要求不高的经济型电火花机床。但近年发展起来的恒斩波驱动、PWM 驱动、微步驱动、超微步驱动和混合伺服技术，使步进电动机的高、低频特性得到很大提高，特别是随着智能超微步驱动技术的发展，将把步进伺服电机的性能提高到新的水平。

(2)直流伺服电机
直流伺服电机的工作原理建立在电磁定律基础上。与电磁转矩相关的是互相***的两个变量：主磁通与电枢电流，分别控制励磁电流与电枢电流，可方便地进行转矩与转速控制。另一方面，从控制角度看，直流伺服的控制是一个单输人单输出的单变量控制系统，经典控制理论完全适用于这种系统，因此，直流伺服系统控制简单，调速性能优异，在电火花机床的进给驱动中曾占据主导地位。
然而，从实际运行考虑，直流伺服电动机引人了机械换向装置，其成本高、故障多、维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时，机械换向器的换向能力限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低、散热差。为改善换向能力、减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。

(3)交流伺服电机
针对直流电动机的缺陷，如果将其做“里翻外”的处理，即把电驱绕组装在定子、转子为永磁部分，由转子轴上的编码器测出磁极位置，就构成永磁无刷电动机，同时，矢量控制方法的实用化使交流伺服系统具有良好的伺服特性。其宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，使其动、静态特性可与直流伺服系统相媲美。同时可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，适应了高性能伺服驱动的要求。

目前，在数控电火花穿孔机机床进给伺服中主要采用交流伺服系统，能做速度、力矩、位置控制，可接收模拟指令和脉冲指令，各种参数均以数字方式设定，稳定性好，具有较丰富的自诊断、报警功能。
交流伺服电机已占据了数控电火花穿孔机机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三方面：①系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；②基于微处理器嵌人式平台技术的成熟，将促进***控制算法的应用；③网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。

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