文档介绍：案例三步进电动机驱动系统的故障分析与诊断

掌握步进电动机驱动系统的原理。

经济型数控机床。

步进电动机驱动系统主要弱点是高频特性差,在使用中常出现的故障是失步和步进电动机驱动电源的功率管损坏。由于步进驱动系统结构简单,所以分析步进驱动系统的是比较容易的,一般从步进电动机矩频特性和步距角两个方面入手。对于经济型数床加工中出现的精度问题,也可以从这两个方面考虑。下面通过实例分析。
(1)加工大导程螺纹时,步进电动机出现堵转现象
诊断:,Z坐标轴GOO指令速度一般为2000mm/min~3000 mm/min。开环控制的数控车床的主轴结构一般有两类: 一类是由普通车床改造的数控车床,主轴的机械结构不变,仍然保持换挡有级调速; 另一类是采用通用变频器控制数控车床主轴实现无级调速。这种主轴无级调速的数控车床在进行大导程螺纹加工时,进给轴电动机会产生堵转,这是步进电动机高速低转矩特性造成的。
如果主轴无级调速的数控车床加工10mm导程的螺纹,主轴转速选择300r/min,那么刀架沿Z坐标轴需要用3000 mm/min的进给速度配合加工,Z坐标轴步进电动机的转速和负载转矩是无法达到这个要求的,因此会出现堵转现象。如果将主轴转速降低,刀架沿Z坐标轴加工的速度减慢,Z坐标轴步进电动机的转矩增大,螺纹加工的问题似乎可以得到改善,然而由于主轴采用通用变频器调速,使得主轴在低速运行时转矩变小,主轴电动机会产生堵转。
对于主轴保持换挡变速的开环控制的数控车床,在加工大导程螺纹时,主轴可以低速正常运行,大导程螺纹加工的问题可以得到改善,但是光洁度受到影响。如果在加工过程中,切削进给量过大,也会出现Z坐标轴电动机堵转现象。
(2)经济型数控机床的起动、停车影响工件的精度
诊断: 步进电动机旋转时,其绕组线圈的通、断电流是有一定顺序的。以一个五相十拍步进电动机为例,电动机电起动时,A相线圈通电,然后各相线圈按照A®AB®B®BC®C®CD®D®DE®E®EA®A所示顺序通电。我们称A相为初始相,因为电动机每次重新通电的时候,总是A相处于通电状态。当步进电动机旋转一段时间后,电动机通电的状态是其中的某个状态。这时机床断电停止运行时,步进电动机由该状态处结束。当机床再次起动通电工作时,步进电动机又从A相开始,与前次结束时不一定是同相,这两个不同的状态会使电动机偏转若干个步距角,C对此偏差是无法进行补偿的。
数控