一、閥門車床直線電機分類特點

直線電機是可以將電能直接轉(zhuǎn)換為直線運動機械能的一種設(shè)備。直線電機具有結(jié)構(gòu)簡單、組合性強等多項特點。高精度閥門車床在應(yīng)用過程中，通常采用交流直線電機。依據(jù)工作原理不同，交流直線電機可以分為以下兩種：

(1)永磁直線同步電機。其在具體應(yīng)用過程中，通過時具有永磁電機和直線電機兩者的共同優(yōu)點，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)階段高精度直線進給系統(tǒng)中一項的電機類型。

(2)直線感應(yīng)電機。其結(jié)構(gòu)主要分為圓筒形和平而型，前者的應(yīng)用相對來說比較廣泛，主要適合應(yīng)用到小直線行程場合中；后者則主要應(yīng)用在長行程場合中。直線感應(yīng)電機在是應(yīng)用過程中具有成本低，對環(huán)境影響小、抗電磁感染能力強等多項優(yōu)點。

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

以硬件與軟件的角度，對機床控制系統(tǒng)進行剖析。

上位機：在這個系統(tǒng)中工控機就是上位機，工作人員在人機交互界面進行操作，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，并使其進行讀取，界面的人性化設(shè)計支持人工修改加工參數(shù)，這此改動將快速被處理系統(tǒng)識別，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)輸入運動控制器，繼而實現(xiàn)原定的操作動作。

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

電源模塊：電源模塊運用變換頻率的形式，實現(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，再輸送至各個電機模塊。電源模塊進行細分還有兩類，其一是可調(diào)電源模塊，之所以稱之為可調(diào)，是因為其可以按要求將轉(zhuǎn)換過的直流電控制在特定范圍，并能夠進行調(diào)節(jié)使其在該范圍內(nèi)線性變化；與之對應(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。

電機模塊：這部分實現(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使用。

光柵尺：電機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，之后把測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，同時能夠工作很長時間具有較高的壽命。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)常需要進行高速運轉(zhuǎn)，故而要保證精密性，這就必然要使用到一種高速變頻器。就功能上來看，常用的V系列變頻器是可以實現(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，為廠解決這個問題，研究人員嘗試使用模擬量進行控制，成效斐然。