CNC加工中心伺服进给PMSM性能测试系统及适配性评价


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加工中心进给伺服系统是把数控信息转化为加工中心进给运动,实现精准控制,是保证刀具相对于工件的精确的定位、高速或稳定的切削加工的基础。对交流伺服性能的总体要求是稳定性好、精度高和响应速度快,即:伺服电机在整个转速范围内均能平滑的运行,转矩波动小,特别是在低速时转矩稳定而无爬行现象;伺服电机有一定的过载能力,在低速时可输出大转矩;为满足快速性,伺服电机具有较小的转动惯量和较大的堵转转矩M


永磁交流同步伺服电机PMSM)作为数控加工中心中伺服进给系统的执丨r儿件,在其众多参数中,转矩:、转速和输出功率是影响伺服系统的机械特性、稳定性、过载能力和动态响应等特性的主要因素,直接关系到被加工工件1 j刀具的定位或加工精度,即:[件的形状和位置,以及工件的表面精度。

根据市场的不同需求,产品数控加工中心/装备可服务不同行业,以及M “ f同档次与要求。选择性能优良、工作可靠、性价比高,且与产品相匹配的伺服电机是生产企业的优先考虑。

1测试系统

文献[34]针对伺服电机性能参数,特别是转矩波动测试介绍了几种测试方法,但均不大适合企业采用。为了快速、准确、直接的测试各种品牌的伺服电机性能,评价其与不同型号和和规格的数控加工中心/装备的适配性,本文提出了一种企业生产数控加工中心/装备时选择适配的伺服电机的方法,并研究与开发了一种高性能的伺服电机转矩转速测试系统。使用该测试系统可以对不同品牌的伺服电机转矩转速性能测试、比较与适配性分析,为数控加工中心/装备进给系统的伺服电机选配提供了依据。

1.1系统结构设计

测试系统结构如图1所示,主要由以下几部分组成:扭矩、转速和功率检测采用S. HIMMELSTEINnjMCRT 48002V相位差式扭矩传感器和723系列的高精密数据分析仪;运动控制选用固高公司的GTS -800 - PV/PG - PCI 型运动控制卡; 上位机为 GUC400-ESV工控机;稳压电源模块和负载装置等。负载装置是根据实际工作情况设计,被测伺服电机通过联轴器、转速转矩传感器,驱动加工中心进给系统的滚珠丝杠带动工作台运动,工作台上可另加负荷可模拟实际工况。伺服电机性能测试由:①主机测试模块。该测试模块的功能是发送电机运动控制命令以及对采集的数据用专用测试软件进行分析和显示,并绘制实时转矩转速特性曲线、存储实时数据、察看历史数据等。②现场信号采集。测试现场由扭矩传感器完成电机的转矩转速信号采集;③测试信号分析。选用的723系列多通道信号测量仪有三个通道,分别设置为转矩、转速信号和功率信号通道,完成对测试信号调理、处理与分析等功能,可精确测量各种型号的伺服电机的转矩/转速,并分析其转速/转矩波动等特性。此外,该系统还可设计专用的软件对数控加工中心的关键功能部件如滚珠丝杠和滚动导轨的运动精度、工作可靠性好平稳性等进行测试、评估与适配性选择。

1.2系统软件

系统中软件程序的功能主要包括伺服电机运动参数设置、转矩和转速数据的实时采集、实时显示、实时绘制参数曲线、数据保存、历史数据的查询等。测试系统程序总体设计如图2所示。



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结束语:

永磁同步交流伺服电机PMSM)及其伺服驱动系统对数控加工中心进给系统起至关重要的作用。本文提出了一种生产企业选择适配的伺服电机的方法,并设计种模拟数控加工中心实际工况的伺服电机性能的测i式系统,该系统还可通过设计专用的软件付数控加工中心劝能部件如滚珠丝杠丝杠、滚动导轨的运动砧度、I:iif靠'丨1:和平稳性等进行测试、评估与适配'1:选择:

通过模拟实际工况,对不同品睥的电机进行测试,分祈1 J客观评价了伺服电机的整体性能,为企业生的+卜彳数控加工中心/装备选择适配伺服电机提供丫可靠客观依据,有效提高了数控加工中心/装备的性价比,为企业创造了较大的经济效益。


         

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