快走絲線切割的電機(jī)選擇與加工效果的關(guān)系
就目前來說，數(shù)控電火花快走絲線切割機(jī)床的驅(qū)動(dòng)單元包括驅(qū)動(dòng)裝置和電機(jī)兩部分，對(duì)驅(qū)動(dòng)單元的選購(gòu)主要依據(jù)機(jī)床的定位和要求來選擇，電機(jī)是通用的部件，性能差別只存在于不同的廠家和型號(hào)。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要可分為：反應(yīng)式步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、混合式（也稱永磁反應(yīng)式）步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)三大類，目前還有使用直流伺服電機(jī)的廠家。
反應(yīng)式步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子無繞組，由被勵(lì)磁的定子繞組產(chǎn)生反應(yīng)力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行。混合式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子用永久磁鋼，由勵(lì)磁和永磁產(chǎn)生的電磁力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行。步進(jìn)電機(jī)受脈沖的控制，通過改變通電的順序可改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，改變脈沖的頻率可改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。步進(jìn)電機(jī)有一定的步距精度，沒有累積誤差。但步進(jìn)電機(jī)的效率低，拖動(dòng)負(fù)載的能力不大，脈沖當(dāng)量不能太大，調(diào)速范圍不大。目前步進(jìn)電機(jī)可分為兩相、三相、五相等幾種，常用的是五相步進(jìn)電機(jī)。在過去很長(zhǎng)一段時(shí)間里，步進(jìn)電機(jī)占很大的市場(chǎng)，但目前正逐步為伺服電機(jī)所取代，反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，不需要專門的驅(qū)動(dòng)單元，以前的老式單板機(jī)基本都帶有環(huán)分脈沖輸出，外部只需要接功放管和限流電阻就可組成完整的電路。故在以前大部分的單板機(jī)線切割中使用，早期的基本都是三相六拍的電機(jī)，現(xiàn)在已經(jīng)逐步換成了步距更小的5相10拍電機(jī)。反應(yīng)式電機(jī)在目前大部分的低端電火花快走絲線切割機(jī)上使用。目前號(hào)稱中走絲的線切割常用的是混合式電機(jī)，混合式步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是速度快，反應(yīng)穩(wěn)定，但是需要配合專門的驅(qū)動(dòng)器，而最低的驅(qū)動(dòng)器也要800-1000每軸。
步進(jìn)電機(jī)是目前市場(chǎng)上用的最多的電火花線切割機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，但是由于目前常用的線切割機(jī)控制器基本都沒有加減速過程的控制，大部分廠家為了保證運(yùn)動(dòng)不丟步，都不敢調(diào)的速度太快。大部分會(huì)在0.5米/分鐘以下。現(xiàn)在新型的線切割機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)開始加入了對(duì)控制的深度控制，比如增加了加減速運(yùn)算，電機(jī)丟步檢測(cè)和停機(jī)位置保護(hù)等等功能。
目前高端的電火花線切割機(jī)常用的伺服電機(jī)是交流伺服電機(jī)，在電機(jī)的軸端裝有光電編碼器，通過檢測(cè)轉(zhuǎn)子角度用以變頻控制。從最低轉(zhuǎn)速到最高轉(zhuǎn)速，伺服電機(jī)都能平滑運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小。伺服電機(jī)有較長(zhǎng)的過載能力，有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。伺服電機(jī)有很小的啟動(dòng)頻率，能很快從最低轉(zhuǎn)速加速到額定轉(zhuǎn)速。
采用交流伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器件，可以和直流伺服電機(jī)一樣構(gòu)成高精度，高性能的半閉環(huán)或閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于交流伺服電機(jī)內(nèi)是無刷結(jié)構(gòu)，幾乎不需維修，體積相對(duì)較小，有利于轉(zhuǎn)速和功率的提高。目前已經(jīng)在很大范圍內(nèi)取代了直流伺服電機(jī)。采用高速微處理器和專用數(shù)字信號(hào)處理機(jī)（DSP）的全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)出現(xiàn)后，原來的硬件伺服控制變?yōu)檐浖欧刂疲恍┈F(xiàn)代控制理論中的先進(jìn)算法得到實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而大大地提高了伺服系統(tǒng)的性能，因此伺服單元能較大的提高加工效率及加工精度，但伺服驅(qū)動(dòng)單元的價(jià)格也較高。隨著伺服控制技術(shù)的逐步提高，目前伺服驅(qū)動(dòng)單元正逐步成為驅(qū)動(dòng)單元的主力軍，伺服驅(qū)動(dòng)單元的價(jià)格也在逐步減低
伺服驅(qū)動(dòng)器有兩種。一種采用脈沖控制方式，此種驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)閉環(huán)，但不反饋到數(shù)控系統(tǒng)，這種驅(qū)動(dòng)器在某種程度上可稱為開環(huán)控制的伺服控制。另一種采用電壓控制方式，通過電壓的高低進(jìn)行電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，電機(jī)的反饋信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)器反饋到數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行位置控制。
選擇驅(qū)動(dòng)單元時(shí)，也要考慮驅(qū)動(dòng)單元的價(jià)格在整臺(tái)數(shù)控機(jī)床中的比例。整臺(tái)數(shù)控機(jī)床價(jià)格較低的一般選擇步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元，而價(jià)格較高的機(jī)床選擇伺服驅(qū)動(dòng)單元。但選擇驅(qū)動(dòng)單元的同時(shí)，也要考慮驅(qū)動(dòng)單元與數(shù)控系統(tǒng)的匹配問題，選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)時(shí)必須選擇閉環(huán)的伺服驅(qū)動(dòng)單元。交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場(chǎng)合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。
交流伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快，反應(yīng)靈敏，有加減速，可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)。缺點(diǎn)也顯而易見，單軸成本高昂，一般采用的進(jìn)口交流伺服電機(jī)已經(jīng)從5000元/軸下降到了3000元/軸。
中國(guó)獨(dú)有的快走絲線切割機(jī)之前普及憑借的是價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，但是不可避免的也帶來了配置地下，性能差距大的弱勢(shì)，隨著目前中國(guó)走過了大躍進(jìn)式的粗放發(fā)展階段。開始對(duì)加工要求逐步提高，高配置的伺服電機(jī)和性能卓越的線切割機(jī)控制系統(tǒng)開始成為一種發(fā)展趨勢(shì)。
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