數控機床設計中伺服電機的選取方法分析

摘 要：近些年，隨著科學技術水平不斷地發展，社會經濟水平的不斷提高，人們生活水平的提高，我們的日常生活中所使用的大部分日常用品都是機械工程的產物，機械工程和我們的生活息息相關，同時機械自動化的水平也影響著我們的生活質量?？萍嫉陌l展，在機械行業的自動化應用變得普及，而數控機床是機械自動化的基礎，數控機床控制技術水平的高低是一個國家綜合國力的具體體現，數控技術的應用給整個機械生產實踐帶來了結構性的變化，作為數控技術的控制對象伺服電機，應該根據不同的數控機床的應用場合，適當的選擇適合伺服電機。

關鍵詞：機械自動化；數控技術；伺服電機選型

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.050

自上世紀七十年代末我國改革開放以來，中國的機械工程行業迅速發展，并且機械工程自動化生產的商品已經是我國財政的重要來源，因此機械行業的經濟效益直接關系到國家的經濟增長，機械工程自動化促進國家經濟發展，影響了國家經濟的發展方向和效益，并且機械工程自動化的發展直接關系到人們的日常生活。機械工程自動化的重要性可想而知，科技的進步使得機械自動化的應用更加的廣泛，各種不同的機械加工會使用到不同的數控機床，這樣就必須根據不同的數控機床的應用場合，選取合適的伺服電機，保證數控機床的正常工作，伺服電機是數控機床的重要的組成部分，伺服電機有著自身固有的一些缺點，所以根據數控機床的應用場合，合理的選擇伺服電機，避免這些缺點。

1 數控機床的伺服電機系統的基本組成和工作原理

1.1 數控機床的伺服電機系統的基本機構

數控機床的重要組成部分伺服控制系統，伺服控制系統是在工控機和數控系統之間，是對數控機床進行指令輸入的關鍵。具體而言在數控機床啟動時，數控控制系統發出指令，伺服控制系統就啟動控制電機達到相應的速度，如果速度沒有達到或是超出了設定值，伺服控制系統就會自動的相應相應的調節，使得速度達到指令值，這是一個閉環控制系統，保證轉速的穩定。其次伺服控制系統還控制著數控機床的位置，數控機床的位置傳感器會實時的檢測數控機床的位置，并傳給伺服控制系統，控制數控機床的運動，到達合適的位置。

1.2 數控機床的伺服電機控制系統的組成

伺服電機的控制系統可分為電力電子驅動系統、速度調節系統、位置檢測系統以及通訊系統。驅動信號是由控制系統根據指令速度以及位置，在控制器內部進行計算，然后轉化成為相應的驅動信號，然后放大轉化為電力電子的控制信號，驅動電力電子器件，控制電力電子的開通與關斷向伺服電機供給電壓。通訊系統主要是將檢測到的位置信息以及轉速信息傳給控制界面，方便操作。

2 數控機床設計中伺服電機的選型的相關要求

2.1 伺服電機的穩定性

在機械加工時對于數控機床是有嚴格的要求的，也就是說對于伺服電機的穩定性有一定的要求，在受到外界干擾時，短時間內可以迅速的恢復到穩定狀態，這樣就要求伺服電機具有很好的穩定性，同時在短時間內轉矩還不能有波動，讓數控機床可以穩定的工作。穩定性要求數控機床在負載或是切削條件發生變化是轉速不變，這樣可以保持轉矩的恒定，剛性良好，負載的改變對于伺服電機影響小，所以在數控機床設計時應該充分的考慮到伺服電機的穩定性。

2.2 伺服電機的位置和速度檢測

數控機床在機械加工時，比如切削是的長度是多少，要生產的器件直徑是多少，這樣就要求數控機床必須要在合適的位置進行切削。而數控機床在什么位置下刀，這些都是由伺服電機控制的，所以在選擇伺服電機是應該充分的考慮到伺服電機的位置檢測功能。其次在數字機床的工作，會對轉速有一定的要求，轉速較低時，可能不能保證數控機床在工作時不能加工得到理想的器件，同樣轉速較快也會出現問題，所以在數控系統設計時應該要對數控機床要達到的速度，有一定的了解，方便選擇合適的電機，以滿足數控機床的要求。

2.3 伺服電機的保護系統

數控機床在正常的工作中，必須要有相關的伺服電機的保護系統，作為數控機床的核心組成，伺服電機正常工作時，經常會工作在不同的負荷，有時候是輕載，有時是重載，這樣的工作環境，伺服電機長時間沒有工作在額定狀態，會對伺服電機造成傷害，其次有時候電機的工作電壓會出現波動，造成電機的工作電壓出現波動影響伺服電機的工作效率，可能會使得數控機床的加工出現問題。對于數控機床而言，如果伺服電機出現了問題，那是是那個產出來的機械器件一定是不合格的。所以數控機床的選型有一定的要求，在選擇伺服電機時，合理的選擇有保護功能的伺服電機，在外部供電電壓出現波動或是電機沒有工作在額定工況時，實時的對伺服電機進行保護，避免造成生產不合格。

3 結論

綜上分析，隨著我國科技水平的不斷提高，機械自動化行業的自動化水平也在逐步的提高，各種高新科學技術運用到機械行業中，數控技術在機械自動化中占據著重要的地位，而伺服電機的選型又是整個數控機床的核心，本文針對數控機床設計中的伺服電機的選型，進行相關的分析。先介紹了數控系統的組成，根據數控機床應用環境的不同，分析伺服電機在不同數控系統中的優劣，旨在幫助相關的設計者在進行實際的數控系統設計時，可以得到一定的啟示。

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作者簡介：李鑫（1990-），男，遼寧莊河人，本科，助理工程師，機械設計員，研究方向：數控機床設計。