数控机床伺服系统ppt课件.ppt

《数控机床伺服系统ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第7章数控机床的伺服系统7.1概述7.2伺服系统的分类7.3数控机床伺服驱动装置7.4典型进给伺服系统（位置控制）7.1概述数控机床伺服系统是以机床移动部件的位置和速度为控制量的自动控制系统，又称随动系统、拖动系统或伺服机构。进给伺服系统是数控系统主要的子系统。如果说CNC装置是数控系统的“大脑”，是发布“命令”的“指挥所”，那么进给伺服系统则是数控系统的“四肢”，是一种“执行机构”。它忠实地执行由CNC装置发来的运动命令，精确控制执行部件的运动方向，进给速度与位移量。7.1.1伺服系统的组成伺服系统主要由以下几个部

2、分组成：位置控制单元、速度控制单元、驱动元件(电机)、检测与反馈单元和机械执行部件。7.1.2伺服系统的基本要求（1）精度高伺服系统的精度是指输出量能复现输入量的精确程度，包括定位精度和轮廓加工精度。数控机床是按预定的程序自动进行加工的，不同于普通机床用手动操作来调整和补偿各种因素对加工精度的影响，故要求数控机床的实际位移与指令位移之差要小。（2）稳定性好系统在给定输入或外界干扰作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。7.1.2伺服系统的基本要求（3）快速响应并无超调快速响应是伺服系统动态品质

3、的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。这是对伺服系统动态性能的要求，即在无超调的前提下，执行部件的运动速度的建立时间tp应尽可能短。通常要求从0→Fmax(Fmax→0)，其时间应小于200ms，且不能有超调，否则对机械部件不利，有害于加工质量。tFtp7.1.2伺服系统的基本要求（4）调速范围宽调速范围是指最高进给速度和最低进给速度之比。一般要求：（5）低速大转矩进给坐标的伺服控制属于恒转矩控制，在整个速度范围内都要保持这个转矩；主轴坐标的伺服控制在低速时为恒转矩控制，能提供较大转矩。在高速时为恒功率控制，具有足够大

4、的输出功率。7.1.2伺服系统的基本要求对伺服电机的要求:高精度、快反映、宽调速和大转矩（1）电机从最低进给速度到最高进给速度范围内都能平滑运转，转矩波动要小。（2）电机应具有大的、较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。（3）为了满足快速响应的要求，电机应能在较短时间内达到规定的速度。电机必须具有较小的转动惯量和大的堵转转矩，尽可能小的机电时间常数和起动电压。（4）电机应能承受频繁的起动、制动和反转。7.2伺服系统的分类开环控制系统、闭环控制系统、半闭环控制系统电液伺服系统、电气伺服系统直流伺服系统、交流伺服系

5、统进给伺服系统、主轴伺服系统脉冲/数字比较伺服系统、相位比较伺服系统、幅值比较伺服系统、数字伺服系统7.2.1按调节理论分类按照调节理论分：开环伺服系统、闭环伺服系统、半闭环伺服系统。开环最为简单。由于可能发生“失步”现象，造成进给运动的速度和行程误差。故该类控制方式，仅限于精度不高的经济型中、小数控机床的进给传动。半闭环的检测装置，安装在伺服电动机或传动丝杆上，闭环则将其装在运动部件上。由于丝杆螺距误差以及受载后丝杆、轴承变形等影响，半闭环对检测结果的校正并不完全，控制精度比闭环要低一些。闭环则用于精度要求较高的机

6、床，如高精度镗铣加工中心7.2.2按使用的驱动元件分类（1）电液伺服系统执行元件为液压元件，其前一级为电气元件。驱动元件为液动机和液压缸，常用的有电液脉冲马达和电液伺服马达。特点：电液伺服系统具有在低速下可以得到很高的输出力矩，以及刚性好，时间常数小、反映快和速度平稳等优点。然而，液压系统需要油箱、油管等供油系统，体积大。此外，还有噪声、漏油等问题。7.2.2按使用的驱动元件分类（2）电气伺服系统电气伺服系统全部采用电子器件和电机部件，操作维护方便可靠性高.电气伺服系统中的驱动元件主要有步进电机,直流伺服电机和交流伺

7、服电机。特点：没有液压系统中的噪声、污染和维修费用高等问题.但反应速度和低速力矩不如液压系统高性能大大提高，已经在更大范围取代液压伺服系统。7.2.3按使用的伺服电机分类（1）直流伺服系统常用的伺服电机有小惯量直流伺服电机和永磁直流伺服电机（也称为大惯量宽调速直流伺服电机）。小惯量伺服电机具有高的额定转速、低的惯量和良好的快速性。在应用时，要经过中间机械传动（如齿轮副）才能与丝杆相连接。永磁直流伺服电机能在较大过载转矩下长时间工作以及电机的转子惯量较大，能直接与丝杆相连而不需中间传动装置。此外，它还有一个特点是可在低

8、速下运转。由于电刷的限制转速的不能提高很多，一般额定转速为1000～1500r/min，而且结构复杂，价格较贵。7.2.3按使用的伺服电机分类（2）交流伺服系统可分为：交流伺服系统伺服电机和永磁同步伺服电机（一般用于进给伺服电机）。交流伺服电机不受应用环境的限制，且转子惯量较直流电机小，使得动态响应好。在同样体积下，交流电机的输出功率可比直流电