在种驱动形式电压及额定电流下，在不加负载情况下，能够直接起动最大频率。响应频率在频率范围内步进电机可以任意运行而不会丢失步，则这最大频率称为响应频率。运行频率指拖动定负载使频率连续上升时，步进电机能不失步运行极限频率。单步响应指步进电机在带电不动情况下，改变次脉冲电压，转子由起动到停止运动轨迹。步进电机振荡和失步步进电机振荡和失步是种普遍存在现象，它影响应用系统正常运行，因此要尽力去避免。振荡步进电机振荡现象主要发生于步进电机工作在低频区，步进电机工作在共振区，步进电机突然停车时。当步进电机工作在低频区时，由于励磁脉冲间隔时间较长，步进电机表现为单步运行，当励磁般来讲，磁性材料退磁点都在摄氏度以上，有甚至高达摄氏度以上，所以步进电机外表温度在摄氏度完全正常。步进电机力矩会随转速升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组电感将形成个反向电动势频率越高，反向电动势越大。在它作用下，电机随频率或速度增大而相电流减小，从而导致力矩下降。步进电机自身噪声和振动较大，带惯性负载能力较差。由步进电机与驱动电路组成开环数控系统，既非常简单廉价，又非常可靠。同时，它也可以与角度反馈环节组成高性能闭环数控系统。步进电机动态响应快，易于启停，正反转及变速。速度可在相当宽范围内平滑调节，低速下仍能保证获得大转矩，因此，般可以不用减速器而直接驱动负载。步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接使用交流电源和直流电源。步进电机存在振荡和失步现象，必须对控制系统和机械负载采取相应措施。步进电机低速时可以正常运转，但若高于定速度就无法启动，并伴有啸叫声。步进电动机以其显著特点，在数字化制造时代发挥着重大用途。伴随着不同数字化技术发展以及步进电机本身技术提高，步进电机将会在更多领域得到应用。步进电机分类现在比较常用步进电机包括反应式步进电机永磁式步进电机混合式步进电机和单相式步进电机等。反应式步进电机般为三相，可实现大转矩输出，步进角般为度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导变化产生转矩。永磁式步进电机般为两相，转矩和体积较小，步进角般为度或度混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式优点。它又分为两相和五相两相步进角般为度而五相步进角般为度。这种步进电机应用最为广泛，性能最好。步进电机结构及工作原理结构图步进电机内部结构图如图所示，步进电机分为转子和定子两部分定子由硅钢片叠成，定子上有大磁极，每个相对磁极，组成对，共有对。定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。，相邻两转子齿轴线间距离为齿距以表示，即与齿相对齐，与齿向右错开，与齿向右错开，与齿相对齐，就是，齿就是齿。转子由软磁材料制成，其外表面也均匀地分布着小齿，与定子上小齿相同，并且小齿大小相同，间距相同。对齿和错齿图步进电机转子展开图反应式步进电机动力来源于电磁力，只有电机存在错齿现象才能转动。在电磁力作用下，转子被推动到最大磁导率位置，定子小齿与转子小齿对齐位置，并处于平衡状态，如图中相位置，这种现象被称为对齿。而对于三相步进电机来说，当相得磁极处于最大磁导位置时，另外两相必须处于非最大磁导位置，即定子和转子不对齐位置，这种现象被称为错齿。工作原理图步进电机三相接线图如图所示，接电源，分别有三个开关控制，分别接地。如果给处于错齿状态相通电，则转子在电磁力作用下，将向磁导率最大即最小磁阻位置位置转动，即向趋于对齿状态转动。步进电机是种感应电机，它工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电，多相时序控制器。以反应式步进电机为例如相通电相不通电时，由于磁场作用，齿与对齐，转子不受任何力以下均同。如相通电相不通电时，齿应与对齐，此时转子向右移过，此时齿与偏移为，齿与偏移。如相通电相不通电，齿应与对齐，此时转子又向右移过，此时齿与偏移为对齐。如相通电相不通电，齿与对齐，转子又向右移过这样经过分别通电状态，齿即齿前齿移到相，电机转子向右转过个齿距，如果不断地按，通电，电机就每步每脉冲，向右旋转。如按，通电，电机就反转。由此可见电机位置和速度由导电次数脉冲数和频率成对应关系。而方向由导电顺序决定。不过，出于对力矩平稳噪音及减少角度等方面考虑。往往采用这种导电状态，这样将原来每步改变为。甚至于通过二相电流不同组合，使其变为这就是电机细分驱动基本理论依据。不难推出电机定子上有相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移。并且导电按定相序电机就能正反转被控制这是旋转物理条件。只要符合这条件我们理论上可以制造任何相步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上般以二三四五相为多。工作方式三相单三拍通电顺序为双三拍通电顺序为三相六拍通电顺序为这三种工作方式区别，如下表所示表反应式步进电机三种工作方式性能比较工作方式单三拍双三拍六拍步进周期每相通电时间走齿周期相电流小较大最大高频性能差较好较好转矩小中大电磁阻尼小较大较大振荡容易较容易不容易功耗小大中由表可以看出这三种工作方式中，六拍性能最好，单三拍性能最差，因此，在步进电机控制应用中，选择合适工作方式非常重要，本文主要研究是三相六拍工作方式。步进电机常用术语齿距角相邻两齿中心线间夹角，通常定子和转子具有相同齿距角。是转子齿数步距角指每给个电脉冲信号电动机转子所应转过角度理论值。是工作拍数，是转子齿数步距角精度步进电机每转过个步距角实际值与理论值误差。用百分比表示误差步距角。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在之内，八拍运行时应在以内。失调角指转子偏离零位角度。转子齿轴线偏移定子齿轴线角度，电机转必存在失调角，由失调角产生误差，采用细分驱动是不能解决。零位或初始稳定平衡位置指不改变绕组通电状态，转子在理想空载状态下平衡位置。最大空载运行频率电机在种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载最高转速频率。最大空载起动频率电机在种驱动形式电压及额定电流下，在不加负载情况下，能够直接起动最大频率。响应频率在频率范围内步进电机可以任意运行而不会丢失步，则这最大频率称为响应频率。运行频率指拖动定负载使频率连续上升时，步进电机能不失步运行极限频率。单步响应指步进电机在带电不动情况下，改变次脉冲电压，转子由起动到停止运动轨迹。步进电机振荡和失步步进电机振荡和失步是种普遍存在现象，它影响应用系统正常运行，因此要尽力去避免。振荡步进电机振荡现象主要发生于步进电机工作在低频区，步进电机工作在共振区，步进电机突然停车时。当步进电机工作在低频区时，由于励磁脉冲间隔时间较长，步进电机表现为单步运行，当励磁度。在下章程序中，参数除了有速度级数和极步数以外，还有以下参数加速过程总步数电动机在升速过程中每走步，加速总步数就减，直到减为，加速过程结束，进入恒速过程。恒速过程总步数电动机在恒速过程中每走步，恒速总步数就减，直到减为，恒速过程结束，进入减速过程。减速过程总步数电动机在减速过程中每走步，减速总步数就减，直到减为，减速过程结束，电动机停止运行。第六章步进电机工作台设计目标利用两个步进电机组成坐标系，并分别控制工作台上轴和轴步进脉冲，实现从起点点到预定点点走向控制。对步进电机控制要求判断旋转方向按顺序传送控制脉冲判断所要求控制步数是否传送完毕。工作台传动方式为保证定传动精度和平稳性以及结构紧凑，采用滚珠丝杆螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷结构。由于工作台运动部件重量和工作载荷不大，故选用滚动直线导轨副，从而减少工作台摩擦系数，提高运动平稳性。考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选取，为达到分辨率要求，以及考虑步进电机负载匹配，采用齿轮减速传动，系统总体框图如下图步进电机控制轴系统总体框图如图所示，分别用两台步进电机控制轴工作台，具体控制图如下所示图丝杠螺母传动如图所示，当步进电机转动时，带动丝杠转动，丝杠和工作台纹合，致使工作台直线位移。为了方便计算，本文以系列磁阻式步进电机中三相步进电机为例。表步进电机技术参数表型号主要技术参数相数步距角电压相电流空载启动频率空载运行频率分配方式相拍外形尺寸重量转子转动模量外直径长度轴直径由上表可知，步进电机步距角为，由可得知步进电机齿数为。步进电机轴周长为，所以步进电机走过个步距角即，它所连丝杠走过约为。设起点坐标为，通过两台步进电机分别控制轴使得轨迹达到点，。表步进电机运动坐标分配表电机编号坐标步进电机步进电机图步进电机丝杠连动运动轨迹图根据坐标分配表可画出步进电机丝杠连动在轴上运动轨迹图如图所示，由图可知，步进电机走不是直线，而是折线。下面根据基于轴步进电机控制系统原理对机床工作台移动移动量速度和移动方向进行控制三个方面进行介绍。工作台位移量控制数控机床控制系统发出个进给脉冲，经驱动线路之后，变成控制步进电机定子绕组通电断电电平信号变化次数，使步进电机定子绕组通电状态变化次。由步进电机工作原理可知，定子绕组通电状态变化次数决定了步进电机角位移，即步距角。该角位移经丝杠螺母之后转变为工作台位移量，为螺距。即进给脉冲数量定子绕组通电状态变化次数步进电机转角工作台位移量。工作台进给速度控制机床控制系统发出进给脉冲频率，经驱动控制线路之后，表现为控制步进电机定子绕组通电断电电平信号变化频率，也就是定子绕组通电状态变化频率。而定子绕组通电状态变化频率决定了步进电机转子转速。该转子转速经丝杠螺母转换之后，体现为工作台进给速度。即进给脉冲频率定子绕组通电状态变化频率步进电机转速工作台进给速度。工作台运动方向控制当控制系统发出进给脉冲是正向时，经驱动控制线路，使步进电机定子各绕组