各種伺服電機在電火花機床應(yīng)用優(yōu)缺點
電火花機床進(jìn)給伺服系統(tǒng)可細(xì)分為步進(jìn)伺服電機、直流伺服電機、交流伺服電機。
(1)步進(jìn)伺服電機
步進(jìn)伺服電機是一種用脈沖信號控制，并將脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的控制系統(tǒng)。其角位移與脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，通過改變脈沖頻率可調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。如果停機后某些繞組仍保持通電狀態(tài)，則系統(tǒng)還具有自鎖能力。步進(jìn)電動機每轉(zhuǎn)1周都有固定的步數(shù)，如500步、1000步、50000步等，理論上其步距誤差不會累計。
步進(jìn)伺服電機結(jié)構(gòu)簡單，符合系統(tǒng)數(shù)字化發(fā)展需要，但精度差、能耗高、速度低，且其功率越大移動速度越低。特別是步進(jìn)伺服易于失步，使其主要用于速度與精度要求不高的經(jīng)濟(jì)型電火花機床。但近年發(fā)展起來的恒斬波驅(qū)動、PWM 驅(qū)動、微步驅(qū)動、超微步驅(qū)動和混合伺服技術(shù)，使步進(jìn)電動機的高、低頻特性得到很大提高，特別是隨著智能超微步驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，將把步進(jìn)伺服電機的性能提高到新的水平。
(2)直流伺服電機
直流伺服電機的工作原理建立在電磁定律基礎(chǔ)上。與電磁轉(zhuǎn)矩相關(guān)的是互相獨立的兩個變量：主磁通與電樞電流，分別控制勵磁電流與電樞電流，可方便地進(jìn)行轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速控制。另一方面，從控制角度看，直流伺服的控制是一個單輸人單輸出的單變量控制系統(tǒng)，經(jīng)典控制理論完全適用于這種系統(tǒng)，因此，直流伺服系統(tǒng)控制簡單，調(diào)速性能優(yōu)異，在電火花機床的進(jìn)給驅(qū)動中曾占據(jù)主導(dǎo)地位。
然而，從實際運行考慮，直流伺服電動機引人了機械換向裝置，其成本高、故障多、維護(hù)困難，經(jīng)常因碳刷產(chǎn)生的火花而影響生產(chǎn)，并對其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。同時，機械換向器的換向能力限制了電動機的容量和速度。電動機的電樞在轉(zhuǎn)子上，使得電動機效率低、散熱差。為改善換向能力、減小電樞的漏感，轉(zhuǎn)子變得短粗，影響了系統(tǒng)的動態(tài)性能。
(3)交流伺服電機
針對直流電動機的缺陷，如果將其做“里翻外”的處理，即把電驅(qū)繞組裝在定子、轉(zhuǎn)子為永磁部分，由轉(zhuǎn)子軸上的編碼器測出磁極位置，就構(gòu)成永磁無刷電動機，同時，矢量控制方法的實用化使交流伺服系統(tǒng)具有良好的伺服特性。其寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度、快速動態(tài)響應(yīng)及四象限運行等良好的技術(shù)性能，使其動、靜態(tài)特性可與直流伺服系統(tǒng)相媲美。同時可實現(xiàn)弱磁高速控制，拓寬了系統(tǒng)的調(diào)速范圍，適應(yīng)了高性能伺服驅(qū)動的要求。
目前，在數(shù)控電火花機床進(jìn)給伺服中主要采用交流伺服系統(tǒng)，能做速度、力矩、位置控制，可接收模擬指令和脈沖指令，各種參數(shù)均以數(shù)字方式設(shè)定，穩(wěn)定性好，具有較豐富的自診斷、報警功能。
交流伺服電機已占據(jù)了數(shù)控電火花機床進(jìn)給伺服的主導(dǎo)地位，并隨著新技術(shù)的發(fā)展而不斷完善，具體體現(xiàn)在三方面：①系統(tǒng)功率驅(qū)動裝置中的電力電子器件不斷向高頻化方向發(fā)展，智能化功率模塊得到普及與應(yīng)用；②基于微處理器嵌人式平臺技術(shù)的成熟，將促進(jìn)先進(jìn)控制算法的應(yīng)用；③網(wǎng)絡(luò)化制造模式的推廣及現(xiàn)場總線技術(shù)的成熟，將使基于網(wǎng)絡(luò)的伺服控制成為可能。
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