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2432【數(shù)控機(jī)床電氣控制】課程習(xí)題(三)答案
數(shù)控機(jī)床電氣控制課程習(xí)題（三）答案
1．簡(jiǎn)述伺服系統(tǒng)的組成。
答：數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)一般由位置檢測(cè)裝置、位置控制、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、伺服電動(dòng)機(jī)及機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈組成。
2．步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向是如何控制的？
答：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)受脈沖的控制，其轉(zhuǎn)子的角位移量和轉(zhuǎn)速嚴(yán)格地與輸入脈沖的數(shù)量和脈沖頻率成正比，改變通電順序可改變步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向；改變通電頻率可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
3．步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的環(huán)形脈沖分配器有何作用？它有哪些實(shí)現(xiàn)方式？
答：環(huán)形脈沖分配器是用于控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電方式的，其作用是將CNC裝置送來(lái)的一系列指令脈沖按照一
2、定的循環(huán)規(guī)律依次分配給電動(dòng)機(jī)的各相繞組，控制各相繞組的通電和斷電。環(huán)形脈沖分配可采用硬件和軟件兩種方法實(shí)現(xiàn)。
4．簡(jiǎn)述直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理及其換向裝置的作用。
答：直流電動(dòng)機(jī)工作原理是建立在電磁力和電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上的，是由于帶電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用。如圖題4所示直流電動(dòng)機(jī)模型，它包括三個(gè)部分：固定的磁極、電樞、換向片與電刷。當(dāng)將直流電壓加到A、B兩電刷之間，電流從A刷流人，從B刷流出，載流導(dǎo)體ab在磁場(chǎng)中受的作用力F按左手定則指向逆時(shí)針?lè)较?。同理，載流導(dǎo)體cd受到的作用力也是逆時(shí)針?lè)较虻?。因此，轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)起來(lái)。當(dāng)電樞恰好轉(zhuǎn)過(guò)90時(shí)，電樞線圈處于中性面(此
3、時(shí)線圈不切割磁力線)，電磁轉(zhuǎn)矩為零。但由于慣性的作用，電樞將繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)電刷與換向片再次接觸時(shí)，導(dǎo)體ab和cd交換了位置。因此，導(dǎo)體ab和cd中的電流方向改變了，這就保證了電樞可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
從上面分析可知，要電磁轉(zhuǎn)矩方向不變，導(dǎo)體從N極轉(zhuǎn)到S極時(shí)，導(dǎo)體中的電流方向必須相應(yīng)地改變，換向片與電刷即實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)的機(jī)械式“換向裝置”。
圖題4 直流電動(dòng)機(jī)模型
5．變頻器分為哪兩大類？各有什么特點(diǎn)?
答：變頻器有交一交變頻器、交一直一交變頻器兩大類，如圖4.23所示。交一交變頻器沒(méi)有明顯的中間濾波環(huán)節(jié)，電網(wǎng)提供的交流電被直接變成可調(diào)頻率與電壓的交流電，又稱直接變頻器。交一直一交變頻
4、器是先把電網(wǎng)提供的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，經(jīng)中間濾波后，再進(jìn)行逆變，而轉(zhuǎn)變?yōu)樽冾l變壓的交流電，故稱為間接變頻器。直接變頻器只需進(jìn)行一次能量的變換，所以變換的效率高，工作可靠，但頻率的變化范圍有限，多用于低頻大容量的調(diào)速。間接變頻器需進(jìn)行兩次電能的變換，所以變換效率低，但頻率變換范圍大。目前一般采用間接變頻器。
a)交一交變頻器 b)交一直一交變頻器
圖題5 兩種類型的變頻器
6.正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)變頻器有什么特點(diǎn)？簡(jiǎn)述其工作原理。
答：正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)變頻器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電網(wǎng)功率因數(shù)接近于1，且不受逆變器負(fù)載大小的影響，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，輸出波形好，使電機(jī)可在近
5、似于正弦波的交變電壓下運(yùn)行，脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，擴(kuò)展了調(diào)速范圍，提高了調(diào)速性能，因此，在數(shù)控機(jī)床的交流驅(qū)動(dòng)中廣泛使用。
基本工作原理是先將50Hz交流電經(jīng)整流變壓器變壓得到所需電壓，經(jīng)二極管不可控整流和電容濾波，形成恒定直流電壓，而后送入由大功率晶體管構(gòu)成的逆變器主電路，輸出三相電壓和頻率均可調(diào)整的等效于正弦波的脈寬調(diào)制波(SPWM波)，即可拖動(dòng)三相電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
7.何謂主軸定向控制？簡(jiǎn)述其作用。
答：主軸定向控制又稱主軸準(zhǔn)?？刂疲串?dāng)主軸停止時(shí)能控制其停在固定位置。
其作用如下。
①刀具交換
在加工中心中，當(dāng)主軸停轉(zhuǎn)進(jìn)行刀具交換時(shí)，主軸需停在一個(gè)固定不變的位置上，從而保證主軸端面上的鍵
6、也在一個(gè)固定的位置，這樣，換刀機(jī)械手在交換刀具時(shí)，能保證刀柄上的鍵槽對(duì)正主軸端面上的定位鍵。
②鏜孔退刀
在精鏜孔退刀時(shí)，為了避免刀尖劃傷已加工表面，采用主軸準(zhǔn)?？刂疲沟都馔Ｔ谝粋€(gè)固定位置(X軸或y軸上)，以便主軸偏移一定尺寸后，使刀尖離開(kāi)工件表面進(jìn)行退刀。
8．為什么數(shù)控機(jī)床主軸要進(jìn)行分段無(wú)級(jí)變速控制？
數(shù)控機(jī)床主軸要采用分段無(wú)級(jí)變速控制，是為了既能在低檔時(shí)主軸輸出大扭矩，又能在高檔時(shí)主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)到最高轉(zhuǎn)速的要求。
9．位置檢測(cè)裝置在數(shù)控機(jī)床控制中的主要作用是什么?
答：位置檢測(cè)裝置是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分，在閉環(huán)或半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床中，必須利用位置檢測(cè)裝置把機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位移量隨時(shí)檢測(cè)出來(lái)，與給定的控制值(指令信號(hào))進(jìn)行比較，從而控制驅(qū)動(dòng)元件正確運(yùn)轉(zhuǎn)，使工作臺(tái)(或刀具)按規(guī)定的軌跡和坐標(biāo)移動(dòng)。
10．何謂絕對(duì)式測(cè)量和增量式測(cè)量，間接測(cè)量和直接測(cè)量?
答：絕對(duì)式位置檢測(cè)是：每個(gè)被測(cè)點(diǎn)的位置都從一個(gè)固定的零點(diǎn)算起；增量式位置檢測(cè)是：只測(cè)位移增量，每檢測(cè)到位置移動(dòng)一個(gè)基本單位時(shí)，輸出一個(gè)脈沖波或正弦波，通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)便可得到位移量。
位置檢測(cè)裝置所測(cè)量的對(duì)象就是被測(cè)量本身，叫做直接測(cè)量。采用安裝在電機(jī)或絲杠軸端的回轉(zhuǎn)型檢測(cè)元件間接測(cè)量機(jī)床直線位移的檢測(cè)方法，叫做間接測(cè)量。
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電大《數(shù)控機(jī)床電氣控制》課程習(xí)題分析與詳解(三)
