數控機床常用3大驅動(dòng)元件有哪些？

步進(jìn)電機是一種將電脈沖信號轉換成機械角位移的轉換裝置，是開(kāi)環(huán)伺服系統的執行元件。步進(jìn)電機在接通電源后并不轉動(dòng)，僅當有脈沖輸入時(shí)，轉子才轉過(guò)一個(gè)固定的角度，其角位移量與輸入脈沖個(gè)數成正比，在時(shí)間上也與輸入脈沖同步。當無(wú)脈沖時(shí)，轉子保持原有位置不變而處于定位狀態(tài)。

進(jìn)電機按其輸出扭矩大小，可分為快速步進(jìn)電機和功率步進(jìn)電機；按其勵磁相數可分為三相、四相、五相、六相甚至八相步進(jìn)電機等；按其工作原理又分為勵磁式和反應式步進(jìn)電機。

由于步進(jìn)電機的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數成正比，旋轉方向與通電相序有關(guān)，因此只要控制輸入脈沖的數量、頻率和電機繞組的通電相序，即可獲得所需的轉角大小、轉速和方向。其調速范圍廣，響應快，靈敏度高，控制系統簡(jiǎn)單，且有一定的精度，所以被廣泛應用于開(kāi)環(huán)伺服系統中。圖1為步進(jìn)電機的驅動(dòng)電路框圖，它由變頻信號源、脈沖分配器、功率放大器和步進(jìn)電動(dòng)機等組成。

變頻信號源是一個(gè)頻率從幾赫茲到幾萬(wàn)赫茲的頻率連續可調的脈沖信號發(fā)生器，它按照運行指令把不同頻率的脈沖輸送到脈沖分配器，對步進(jìn)電動(dòng)機實(shí)行各種運行狀態(tài)的控制。脈沖分配器接受輸入脈沖和方向指令，向功率驅動(dòng)器供給控制信號。脈沖分配器輸出的脈沖經(jīng)功率放大器放大后而驅動(dòng)步進(jìn)電機工作。

（二）直流伺服電機

由于步進(jìn)電動(dòng)機構成的開(kāi)環(huán)伺服系統的一些技術(shù)性能不能滿(mǎn)足數控機床的使用要求，而且其性能的提高也受到了很大限制。因此，20世紀60年代初期出現了小慣量直流伺服電機，70年代初出現了大慣量直流伺服電機（又稱(chēng)寬調速電動(dòng)機）。目前許多數控機床采用大慣量直流伺服電動(dòng)機組成閉環(huán)或半閉環(huán)伺服系統。

1．小慣量直流伺服電機

小慣量直流伺服電動(dòng)機是為了提高伺服系統的快速響應特性而研制的，它由一般的直流電機演變而來(lái)，但其轉子與一般的直流電機的轉子不同：一是它的轉子長(cháng)而直徑??；二是它的轉子是光滑無(wú)槽的鐵心，線(xiàn)圈直接用絕緣粘合劑粘在鐵心表面上。因而這種電機的轉動(dòng)慣量比小，具有機械時(shí)間常數小、響應快、動(dòng)態(tài)特性好、低速運轉平穩等優(yōu)點(diǎn)。但因為這種電機轉子的慣量小，因而過(guò)載能力低。再有這種電機轉子慣量比機床移動(dòng)部件的慣量小，兩者之間須使用齒輪減速才能很好地匹配，從而增加了傳動(dòng)鏈誤差。這種伺服電機在早期的數控機床上得到了廣泛應用。

2．寬調速直流伺服電機

寬調速直流伺服電機是在維持一般直流電機轉動(dòng)慣量不變的前提下，通過(guò)提高轉矩來(lái)改善其特性，具體措施是：
（1）增加定子磁極對數，并采用轎頑力強的永磁材料；
（2）在同樣的轉子外徑和電樞電流的情況下，增加轉子上的槽數和槽的截面積。從而提高了電機的瞬時(shí)加速力矩，改善了其動(dòng)態(tài)響應能力。因此這種電機具有動(dòng)態(tài)響應好、過(guò)載能力強、轉矩大、調速范圍寬、低速時(shí)輸出轉矩大等優(yōu)點(diǎn)，可直接與絲杠相連，提高機床的進(jìn)給傳動(dòng)精度。目前在各種直線(xiàn)伺服電機中，寬調速直流伺服電機是應用最廣的一種。不過(guò)這種電機的價(jià)格較貴，結構復雜，維修也較麻煩。

（三）交流伺服電機

盡管直流伺服電機具有優(yōu)良的調速性能，但由于它的電刷和換向器易磨損，換向有時(shí)會(huì )產(chǎn)生火花，使電機的最高轉速受到限制，且直流伺服電機結構復雜、成本較高，因而在使用上受到一定限制。交流伺服電機無(wú)電刷，結構簡(jiǎn)單、維修方便，輸出功率大，調速范圍廣，在數控機床上的應用日益廣泛，在某些場(chǎng)合下已取代了直流伺服電機。

交流伺服電機可分為同步交流伺服電機和異步交流伺服電機兩大類(lèi)。異步交流伺服電機所采用的電流有三相和單相兩種。同步交流伺服電機的磁勢源可以是電磁式、永磁式和反應式等多種，在數控機床進(jìn)給伺服系統中多采用永磁式同步伺服電機。

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