一、閥門車床直線電機(jī)分類特點(diǎn)

直線電機(jī)是可以將電能直接轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的一種設(shè)備。直線電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組合性強(qiáng)等多項(xiàng)特點(diǎn)。高精度閥門車床在應(yīng)用過程中，通常采用交流直線電機(jī)。依據(jù)工作原理不同，交流直線電機(jī)可以分為以下兩種：

(1)永磁直線同步電機(jī)。其在具體應(yīng)用過程中，通過時(shí)具有永磁電機(jī)和直線電機(jī)兩者的共同優(yōu)點(diǎn)，通常情況下，由逆變器供電，利用PWM完成相應(yīng)的調(diào)制作業(yè)，通過PID調(diào)節(jié)控制，以及DSP等控制方式完成相應(yīng)的操作。其在具體應(yīng)用過程中，不僅響應(yīng)速度快、推力能量大，而且體積小，是現(xiàn)階段高精度直線進(jìn)給系統(tǒng)中一項(xiàng)的電機(jī)類型。

(2)直線感應(yīng)電機(jī)。其結(jié)構(gòu)主要分為圓筒形和平而型，前者的應(yīng)用相對(duì)來(lái)說(shuō)比較廣泛，主要適合應(yīng)用到小直線行程場(chǎng)合中；后者則主要應(yīng)用在長(zhǎng)行程場(chǎng)合中。直線感應(yīng)電機(jī)在是應(yīng)用過程中具有成本低，對(duì)環(huán)境影響小、抗電磁感染能力強(qiáng)等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。

閥門鉆床選型的決策依據(jù)為：工件裝夾便捷化、加工精度高、生產(chǎn)效率較大化和設(shè)備狀態(tài)穩(wěn)定等，閥門鉆床選型的主要指標(biāo)通常包括刀具尺寸、功率、加工精度、定位精度和主軸轉(zhuǎn)速等。

二、閥門鉆床電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

以硬件與軟件的角度，對(duì)機(jī)床控制系統(tǒng)進(jìn)行剖析。

上位機(jī)：在這個(gè)系統(tǒng)中工控機(jī)就是上位機(jī)，工作人員在人機(jī)交互界面進(jìn)行操作，操作內(nèi)容就是將數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)的加工流程之中，并使其進(jìn)行讀取，界面的人性化設(shè)計(jì)支持人工修改加工參數(shù)，這此改動(dòng)將快速被處理系統(tǒng)識(shí)別，然后根據(jù)相關(guān)行業(yè)協(xié)議，把這部分參數(shù)數(shù)據(jù)輸入運(yùn)動(dòng)控制器，繼而實(shí)現(xiàn)原定的操作動(dòng)作。

SIMOTION運(yùn)動(dòng)控制器：如果說(shuō)控制系統(tǒng)是閥門鉆床的大腦，有鑒于此，SIMOTION具有良好的穩(wěn)定性，整個(gè)系統(tǒng)也就能夠平穩(wěn)的運(yùn)行對(duì)于研究對(duì)象所配置的SIMOTION來(lái)源于德國(guó)西門子公司，它的組成部分為PLC5300和運(yùn)動(dòng)控制器。在控制方面它具有PLC一貫具有的穩(wěn)定性，不僅如此，其還兼具運(yùn)動(dòng)控制方面的靈活性。

電源模塊：電源模塊運(yùn)用變換頻率的形式，實(shí)現(xiàn)常用交流電向直流電的轉(zhuǎn)換，之后使用一種稱之為逆變器的元件，再將直流電變成工程所需的特定頻率的交流電。借助電源模塊SIMOTION控制系統(tǒng)將工業(yè)供電變成直流，再輸送至各個(gè)電機(jī)模塊。電源模塊進(jìn)行細(xì)分還有兩類，其一是可調(diào)電源模塊，之所以稱之為可調(diào)，是因?yàn)槠淇梢园匆髮⑥D(zhuǎn)換過的直流電控制在特定范圍，并能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)使其在該范圍內(nèi)線性變化；與之對(duì)應(yīng)的是一種不可調(diào)電源塊，其只可控制固定電壓的直流電，不過這種電源塊有其的應(yīng)用領(lǐng)域。

電機(jī)模塊：這部分實(shí)現(xiàn)的作用就是將六百伏的直流電，通過轉(zhuǎn)換變成特定頻率的三相交流電，然后將能源供給電機(jī)使用。

光柵尺：電機(jī)自身裝配有編澤工具，然而這種編碼器有一定的精度限制，基本上控制在十微米，不過這還是不能滿足我們五微米的要求。基于此種考慮，需要使用光柵尺定位工作臺(tái)，之后把測(cè)得的位置傳遞給控制器。

主軸：閥門鉆床的主軸由于要求較多，而且十分穩(wěn)定，同時(shí)能夠工作很長(zhǎng)時(shí)間具有較高的壽命。它的冷卻系統(tǒng)性能優(yōu)良，循環(huán)的工質(zhì)為干凈的水，在裝夾上使用啟動(dòng)夾緊道具，這種方法穩(wěn)定，效果優(yōu)良。

變頻器：眾所周知，作為主軸經(jīng)常需要進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)，故而要保證精密性，這就必然要使用到一種高速變頻器。就功能上來(lái)看，常用的V系列變頻器是可以實(shí)現(xiàn)的。然而，由于不能匹配串行接口，將導(dǎo)致信息流通不順暢，為廠解決這個(gè)問題，研究人員嘗試使用模擬量進(jìn)行控制，成效斐然。