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理想的數控機床執行元件—步進電機
理想的數控機床執行元件—步進電機
導讀：步進電機廣泛應用在生產實踐的各個領域。它最大的應用是在數控機床的制造中，因為步進電機不需要A/D轉換，能夠直接將數字脈沖信號轉化成為角位移，所以被認為是理想的數控機床的執行元件。隨著步進電動機技術的發展，步進電機已經能夠單獨在系統上進行使用，成為了不可替代的執行元件。比如步進電動機用作數控銑床進給伺服機構的驅動電動機，在這個應用中，步進電動機可以同時完成兩個工作，其一是傳遞轉矩，其二是傳遞信息。 步進電機也可以作為數控蝸桿砂輪磨邊機同步系統的驅動電動機。除了在數控機床上的應用，步進電機也可以并用在其他的機械上，比如作為自動送料機中的馬達，作為通用的軟盤驅動器的馬達，也可以應用在打印機和繪圖儀中。機床行業的需求變化往往伴隨著國家的工業發展。隨著機床產品生產精密度和效率的提升，2013年我國數控機床市場前景也有新的變化。國內重型機床制造企業的制造能力很強，但大而不精，其主要原因還是加工設備落后，數控化率很低，尤其是缺乏高精水平的加工設備。同時，國內企業普遍存在自主創新能力不足，因為重型機床單件小批量的市場需求特點，決定了對技術創新的要求更高。
看一臺機床水平的高低，要看它的重復定位精度，一臺機床的重復定位精度如果能達到0.005mm（ISO標準.、統計法）,就是一臺高精度機床，在0.005mm（ISO標準.、統計法）以下，就是超高精度機床，高精度的機床，要有最好的軸承、絲杠。國內重型數控機床產品與發達國家先進機床相比仍存在一定差距，產品水平的差距主要體現在：（1）主軸轉速國外先進水平已發展到最高達3000~4000r/min,而國內主要徘徊在800~1500r/min。（2）快速進給國外先進水平達20000~30000mm/min,而國內主要在6000~10000mm/min。（3）精度國外先進水平定位精度0.015/1000mm,重復定位精度0.003~0.007mm;國內產品定位精度0.025/1000mm,重復定位精度0.01~0.015mm。（4）其他機床的可靠性、精度的穩定性、復合多功能、柔性化、智能化方面不如國外廠家，外觀質量也有明顯的差距。國內廠家盡管技術略遜于國外先進水平，但在制造能力和價格上有很大的優勢，尤其是超重型機床已達到當代國際先進水平。專注運用于數控機床上的微型步進電機方案專家山社電機相信，我國的重型機床制造隨著科技進步與艱苦奮斗的努力，一定會逐步縮小與世界先進水平的差距。
電機運行是靠電機定子不同相間的勵磁轉換來實現的。而相間勵磁轉換就需要驅動器來實現。 以市場上最常用的兩相雙極性電機來說明驅動器的基本原理，電機上有兩個繞組，通過改變繞組中的電流方向，來實現不同相的勵磁改變。典型電氣原理圖和步進順序圖如： 以上勵磁相的轉換時機由輸入驅動器的脈沖信號決定，一個脈沖信號改變勵磁狀況一次，也即電機走一步。一個典型的步進電機控制系統原理框如圖： 在這個系統里，上位機或控制器提供脈沖信號、正反轉信號、啟停信號給驅動器，決定電機的轉向、運行速度和角度。 上述信號由驅動器內部勵磁程序控制部分轉換后控制功能開關電路，進而控制電機內部勵磁相的正確轉換，從而控制電機按給定的程序運行。
