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2432【數(shù)控機床電氣控制】課程習題(三)答案
數(shù)控機床電氣控制課程習題（三）答案
1．簡述伺服系統(tǒng)的組成。
答：數(shù)控機床伺服系統(tǒng)一般由位置檢測裝置、位置控制、伺服驅動裝置、伺服電動機及機床進給傳動鏈組成。
2．步進電動機的轉速和轉向是如何控制的？
答：步進電動機受脈沖的控制，其轉子的角位移量和轉速嚴格地與輸入脈沖的數(shù)量和脈沖頻率成正比，改變通電順序可改變步進電動機的旋轉方向；改變通電頻率可改變電動機的轉速。
3．步進電機驅動的環(huán)形脈沖分配器有何作用？它有哪些實現(xiàn)方式？
答：環(huán)形脈沖分配器是用于控制步進電動機的通電方式的，其作用是將CNC裝置送來的一系列指令脈沖按照一
2、定的循環(huán)規(guī)律依次分配給電動機的各相繞組，控制各相繞組的通電和斷電。環(huán)形脈沖分配可采用硬件和軟件兩種方法實現(xiàn)。
4．簡述直流伺服電動機的工作原理及其換向裝置的作用。
答：直流電動機工作原理是建立在電磁力和電磁感應基礎上的，是由于帶電導體在磁場中受到電磁力的作用。如圖題4所示直流電動機模型，它包括三個部分：固定的磁極、電樞、換向片與電刷。當將直流電壓加到A、B兩電刷之間，電流從A刷流人，從B刷流出，載流導體ab在磁場中受的作用力F按左手定則指向逆時針方向。同理，載流導體cd受到的作用力也是逆時針方向的。因此，轉子在電磁轉矩的作用下逆時針方向旋轉起來。當電樞恰好轉過90時，電樞線圈處于中性面(此
3、時線圈不切割磁力線)，電磁轉矩為零。但由于慣性的作用，電樞將繼續(xù)轉動，當電刷與換向片再次接觸時，導體ab和cd交換了位置。因此，導體ab和cd中的電流方向改變了，這就保證了電樞可以連續(xù)轉動。
從上面分析可知，要電磁轉矩方向不變，導體從N極轉到S極時，導體中的電流方向必須相應地改變，換向片與電刷即實現(xiàn)這一任務的機械式“換向裝置”。
圖題4 直流電動機模型
5．變頻器分為哪兩大類？各有什么特點?
答：變頻器有交一交變頻器、交一直一交變頻器兩大類，如圖4.23所示。交一交變頻器沒有明顯的中間濾波環(huán)節(jié)，電網(wǎng)提供的交流電被直接變成可調頻率與電壓的交流電，又稱直接變頻器。交一直一交變頻
4、器是先把電網(wǎng)提供的交流電轉換為直流電，經(jīng)中間濾波后，再進行逆變，而轉變?yōu)樽冾l變壓的交流電，故稱為間接變頻器。直接變頻器只需進行一次能量的變換，所以變換的效率高，工作可靠，但頻率的變化范圍有限，多用于低頻大容量的調速。間接變頻器需進行兩次電能的變換，所以變換效率低，但頻率變換范圍大。目前一般采用間接變頻器。
a)交一交變頻器 b)交一直一交變頻器
圖題5 兩種類型的變頻器
6.正弦波脈寬調制(SPWM)變頻器有什么特點？簡述其工作原理。
答：正弦波脈寬調制(SPWM)變頻器結構簡單，電網(wǎng)功率因數(shù)接近于1，且不受逆變器負載大小的影響，系統(tǒng)動態(tài)響應快，輸出波形好，使電機可在近
5、似于正弦波的交變電壓下運行，脈動轉矩小，擴展了調速范圍，提高了調速性能，因此，在數(shù)控機床的交流驅動中廣泛使用。
基本工作原理是先將50Hz交流電經(jīng)整流變壓器變壓得到所需電壓，經(jīng)二極管不可控整流和電容濾波，形成恒定直流電壓，而后送入由大功率晶體管構成的逆變器主電路，輸出三相電壓和頻率均可調整的等效于正弦波的脈寬調制波(SPWM波)，即可拖動三相電機運轉。
7.何謂主軸定向控制？簡述其作用。
答：主軸定向控制又稱主軸準停控制，即當主軸停止時能控制其停在固定位置。
其作用如下。
①刀具交換
在加工中心中，當主軸停轉進行刀具交換時，主軸需停在一個固定不變的位置上，從而保證主軸端面上的鍵
6、也在一個固定的位置，這樣，換刀機械手在交換刀具時，能保證刀柄上的鍵槽對正主軸端面上的定位鍵。
②鏜孔退刀
在精鏜孔退刀時，為了避免刀尖劃傷已加工表面，采用主軸準?？刂疲沟都馔Ｔ谝粋€固定位置(X軸或y軸上)，以便主軸偏移一定尺寸后，使刀尖離開工件表面進行退刀。
8．為什么數(shù)控機床主軸要進行分段無級變速控制？
數(shù)控機床主軸要采用分段無級變速控制，是為了既能在低檔時主軸輸出大扭矩，又能在高檔時主軸轉速可達到最高轉速的要求。
9．位置檢測裝置在數(shù)控機床控制中的主要作用是什么?
答：位置檢測裝置是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分，在閉環(huán)或半閉環(huán)控制的數(shù)控機床中，必須利用位置檢測裝置把機床運動部件的實際位移量隨時檢測出來，與給定的控制值(指令信號)進行比較，從而控制驅動元件正確運轉，使工作臺(或刀具)按規(guī)定的軌跡和坐標移動。
10．何謂絕對式測量和增量式測量，間接測量和直接測量?
答：絕對式位置檢測是：每個被測點的位置都從一個固定的零點算起；增量式位置檢測是：只測位移增量，每檢測到位置移動一個基本單位時，輸出一個脈沖波或正弦波，通過脈沖計數(shù)便可得到位移量。
位置檢測裝置所測量的對象就是被測量本身，叫做直接測量。采用安裝在電機或絲杠軸端的回轉型檢測元件間接測量機床直線位移的檢測方法，叫做間接測量。
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電大《數(shù)控機床電氣控制》課程習題分析與詳解(三)
