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步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机,是现代数字程序控制系统中的主要执行元件,应用较为广泛。
步进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是为步进电机分时供电的,多相时序控制器。
交流伺服的发展借鉴并应用了变频的技术,在直流电机的伺服控制的基础上通过变频PWM方式模仿直流电机的控制方式来实现的,也就是说交流伺服电机必然有变频的这一环节。与变频器一样,也是将工频交流电先整流成直流电,然后通过可控制门较的各类晶体管(IGBT,IGCT等)通过载波频率和PWM调节逆变为频率可调的交流电,波形类似于正余弦的脉动电。进行了比一般变频较精准的控制技术和算法运算,主要的一点可以进行精准的位置控制。
数控机床对进给伺服电机的要求主要为:(1)机械特性:要求伺服电机的速降小、刚度大;(2)快速响应的要求:这在轮廓加工,特别对曲率大的加工对象进行高速加工时要求较严格;(3)调速范围:这可以使数控机床合用于各种不同的、加工材质;适应于各种不同的加工工艺;(4)一定的输出转矩,并要求一定的过载转矩。机床进给机械负载的性质主要是克服工作台的摩擦力和切削的阻力,因此主要是"恒转矩"的性质。
步进电机由于体积精巧、价格低廉、运行稳定,在低端行业应用广泛,步进电机运动控制实现全闭环。
主要问题有两个,原点的不确定性和失步,目前,采用高速光电开关作为步进系统的原点,这个误差在毫米级,所以在精准控制领域,是不能接受的。另外,为了提高运行精度,步进电机系统的驱动采用多细分,有的大于16,假如用在往复运动过程中,误差大的惊人。已经不能适应加工领域。
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