大功率數控等離子切割機傳動（dòng）單元匹配分（fèn）析

    近年來（lái），國內（nèi）大功率數控等離子切割機市場供需呈現兩（liǎng）旺，其一（yī）方（fāng）麵在於中厚板等離子加（jiā）工技術（shù）的日（rì）趨成熟，以美（měi）德為（wéi）代表的類激光/精細數控等離子切割機在加工效率和質量方麵都有了顯著（zhe）的改善，逐漸具備了工業化普及推廣（guǎng）的商業價值；更（gèng）重要的則是由於國內下遊企業加工生產需（xū）求的帶動，傳統（tǒng）火焰切割方式在效率和使用成（chéng）本上的先天缺（quē）陷使得更多生（shēng）產型企業不得不嚐試更為有效和經濟的加工方式。本文由武（wǔ）漢嘉倍徳科技技術部編（biān）輯整理，詳（xiáng）細就大功率數控等離子切割機傳動單元（yuán）匹配問題作簡（jiǎn）要分析，不足之處歡迎指正。
    與傳統的傳（chuán）動方式相比（bǐ），數控等離子切割機（jī）的傳動單元主要由兩部分構成，其一是傳動電機單元，其二是減速機（jī）驅動單元。前者的效用在於提供數控等離（lí）子切割機床持續穩定的行進動力；後（hòu）者則為機床割炬的定位精度提供有效保障。

一、數控等離子切割機傳動電機單元匹配
    常用的數控等離子切割機傳動電機驅動單元（yuán）以直線電機為代表。
    直線電（diàn）機是指一（yī）種利用電磁感應原理，將電能直（zhí）接轉換成直線運動動能（néng）的驅（qū）動裝置，它是一種能實現往複直線運動的電動機。全世界第一條商業運營線的磁懸浮列車——上海磁浮列車就（jiù）是采用此原理實現的。
    直線電機的“直接驅動”方（fāng）式具有更高的動態特（tè）性和（hé）控（kòng）製（zhì）精度，更高的（de）進給速度和加速度，更長的使用壽命，以及更低的振動噪聲和（hé）更小的磨（mó）損。這些特性使其在數控機床領域的應（yīng）用迅速（sù）發展（zhǎn），而數控等離（lí）子切割（gē）機（jī）作為無切（qiē）削力（lì）加工，采用直線電機進給驅動有著無可比擬的優勢。
    數控等（děng）離子切割機傳動直線（xiàn）電機與（yǔ）傳統旋轉電機相比，具有如下應用優勢：
　　1. 速（sù）度快，加速度大；
　　2. 精度高（gāo）；
　　3. 無機械磨損，壽命（mìng）長；
　　4. 傳動係統結構（gòu）簡（jiǎn）單，效率高；
　　5. 噪音低，運行安靜（jìng）。
    在實際應用方麵，大功（gōng）率數控等離子切割機傳動直（zhí）線電機的廣（guǎng）泛推廣，取（qǔ）決於直線電機的性能不斷提高，成本（běn）日益下降，為其廣泛的應用創造了條件；另一方麵，大功率數（shù）控等離子（zǐ）切割機應用（yòng）行業如鈑金行業不斷（duàn）地對切割質量和切割效（xiào）率提出更高的（de）要求。為此，直線電機驅動的大功率數控等（děng）離子切割機應運而生（shēng）。因其速度快、加速度大、定位精度高，而深受市（shì）場上中高（gāo）端客戶的青睞。
　　
二、大功率數（shù）控等離子切割機減速（sù）電機（jī）匹（pǐ）配
    數控等離子切割機減速（sù）驅動單元包括驅動裝置和減速（sù）機兩部分，對驅動單元的選購主要在於驅動裝置的選擇，因（yīn）為減（jiǎn）速機是通用的（de）部件，性能（néng）差別隻存在於不同的廠家和型號。
　　驅動單元主要可分為：反應式步進驅動電機、混合式（shì）（也稱永磁反應式）步進驅動電機和伺服驅動電機三大類。
　　1. 反應式（shì）步進驅動電機的轉子無繞組，由被勵磁的定子繞組產生反應（yīng）力（lì）矩實現步進運行。混合式步進電（diàn）機的轉子（zǐ）用永久（jiǔ）磁鋼，由勵磁和永磁產生的（de）電磁力矩實現（xiàn）步（bù）進運行（háng）；
    2. 步進電機受脈衝的（de）控製，通過改變通電的順序可改變電機的旋轉方向，改變脈衝的頻率可改變電機的（de）旋轉速度（dù）。步進電機有一定的（de）步距精度，沒有累積（jī）誤差。但步進（jìn）電機的效率低（dī），拖動負載的能（néng）力不大（dà），脈衝當量不能太大，調速範圍不大。
    目前步進電機（jī）可分為兩相、三相、五（wǔ）相等幾種，常用的是五相步進電機（jī）。在過去很長一段（duàn）時間裏，步進電機占很大（dà）的市場，但目前正逐步為伺服電機（jī）所取代。
　　3. 伺服電機則（zé）主要采用交流伺服係統，在電（diàn）機的軸端裝有光電編碼器（qì），通過檢測轉子角度用以變頻控製。從最低轉速到最高轉速，伺（sì）服電機（jī）都能平滑運轉，轉矩波動小。伺服電機有較長的過載能力，有較小的轉（zhuǎn）動（dòng）慣（guàn）量（liàng）和（hé）大的堵轉轉矩。伺服電機有很小的啟動頻率，能（néng）很快從最低（dī）轉速加速到額定轉速。

三（sān）、大功率數控等（děng）離子（zǐ）切割機驅動單元（yuán）匹配（pèi）
　　大功率數控等離子切割機采（cǎi）用交流伺服電機（jī）作為驅動器件，可（kě）以和直流伺（sì）服（fú）電機一樣構（gòu）成高精度，高性能的半閉環或閉環控製（zhì）係統。由於交（jiāo）流伺服電機內是無刷（shuā）結構，幾乎不需維修，體積相對較小，有（yǒu）利於轉速和功率的提高。目前已經在很大範圍內取代了直流伺服電機。采用高速微處理器和專用數字信（xìn）號處理機(DSP)的（de）全數字（zì）化交流（liú）伺服係統出現後，原來的硬件伺服控製變為軟件伺（sì）服控製，一些現代控製理論中（zhōng）的先進算法得到實現，進而大大地提高了伺服（fú）係統的性能（néng），因此伺服單元能較大的（de）提高加工效率及加工精度，但伺服驅動單（dān）元的價格也較（jiào）高。隨著伺服控（kòng）製技術的逐步提高（gāo），目前伺（sì）服驅動單元正逐步（bù）成為驅動單元的主力軍，伺服驅動單元的價格也在逐步（bù）減低。
　　大功率數控等（děng）離子切割機伺服驅動器有兩種：
    1. 采用脈衝控製方式，此種驅（qū）動器與電機閉環，但不反饋到數控係統，這種驅動器在（zài）某種程（chéng）度（dù）上可稱為開環控製（zhì）的伺服控製。
    2. 采用（yòng）電壓控製方式，通過電壓的高低進行電機的（de）轉速控製，電機的反饋信號通過驅動器反饋到數控係統進行位置控製。
　　選擇（zé）驅動單元時，也（yě）要（yào）考慮驅動單元的價格在整台數控機床中的比例（lì）。整台數控機床價格較（jiào）低的一（yī）般選擇步進驅動單（dān）元，而價格較高的機床選擇伺服驅動單元。但選擇（zé）驅動（dòng）單元的同時，也要考慮驅動單元與（yǔ）數控係（xì）統的匹配問題，選擇閉環控製係統時必須選擇閉環的伺服驅動（dòng）單元。交流伺服係（xì）統在許多性能方麵都優於步進電機。但在一些要求不高的場合也經常用（yòng）步進電機來做執行電動機。所以，在控製係統的設計過程中（zhōng）要綜合考慮控製要求、成本等（děng）多方麵（miàn）的因素，選用適當的控製電機。

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