我国轴承磨床的步进电机及其控制系统

随着大批量的步进电机控制的轴承磨床推向市场,步进电机系统控制的问题也越来越多的浮出水面,单轴控制步进电机系统的问题还少些,可是两轴以上的步进电机系统,经常出现诸如两个系统不同步,尺寸散差不稳定等故障。

步进电机系统出现问题是多方面的。我们在球轴承内圈沟磨床做过分析研究,先后试过国内几个品牌的步进电机,发现两个系统的不同步现象很严重。不同步误差测试从PLC、位控模块、步进电机驱动器和步进电机开始。
  
滚珠丝杠导程4mm,谐波减速器减速比为1:80,步矩角为0.9°

算,工作台累计重复定位误差在20次已经达到0.003。表1的数据说明不仅仅是步进电机的误差,机械系统的误差更加明显
我们分析了这台机床的进给机构和补偿机构,发现机械问题也比较严重。第一,滚珠丝杠公称直径偏小(Φ20),精度等级3级偏低,而且手感爬行现象较为严重;第二,进给快跳油缸和滚珠丝杠设计过定位,装配位置偏差无法消除;第三,谐波减速器和滚珠丝杠只有螺钉锁紧没有键连接或销链接;第四,没有采用滚珠丝杠轴承等等。

接着我们又分析了该机床的电气系统,发现变频器、变压器和步进电机控制器摆放偏近,从PLC输出的数据线电缆没有屏蔽,配盘的强电和弱电电缆混装等等问题。这些问题都是影响步进电机系统不稳定的因素。,脉冲当量为0.125 μm。
由于目前我国步进电机系统的抗干扰能力较差,这些电气设计布局的不合理直接会产生偶然性进给系统和补偿系统误差,加上机械系统的系统性误差,机床就会处于不稳定的工作状态。

并不是说,只要把机床的液压进给补偿系统改成步进电机进给补偿系统,机床的整个综合性能就一定会显著提高。

在原系统基础上对供油系统进行改进。
  
(1).在节流板后的出油口接压力继电器和压力表(原来在蓄能器前面),这样可使操作人员看见腔压与进口压力的大小。当其压差大于一定值时,以便立即停机,以免轴瓦抱死。如:进口压力2MPa,出口腔压1.2~1.6MPa,低于1.2MPa就要停机。
  
(2).增加数字检测装置 :
  
静压轴承的主轴与轴瓦之间有0.04~0.05mm的间隙,其间的油液有一定的电阻值,检测这一阻值的变化,就可以得知期间隙的大小。以主轴为一极,轴瓦为另一极,测量其阻值变化。将此信号处理后发至光电报警器和控制系统放大器,控制主轴电机的启停,以此来避免轴与瓦的摩擦。。