数控课件 第6章进给伺服系统.ppt

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1、第六章进给伺服系统内容提要：本章将详细讨论进给伺服系统的软件硬件结构；进给伺服系统基本功能的原理及实现方法。第六章进给伺服系统2021/10/41现代数控技术第六章进给伺服系统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。第六章进给伺服系统2021/10/42现代数控技术第一节概述.进给伺服系统的定义及组成1、定义：进给伺服系统(FeedS

2、ervoSystem)——以移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统。第六章进给伺服系统2021/10/43现代数控技术2、组成：进给伺服系统主要由以下几个部分组成：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；机械执行部件。位置控制调节器速度控制调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控制单元++--电机机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈实际速度反馈一、进给伺服系统的定义及组成第六章进给伺服系统2021/10/44现代数控技术二、NC机床对数控进给伺服系统的要求调速范围要宽且要有良好的稳定性(在调速范围内)调速范

3、围：一般要求：稳定性：指输出速度的波动要少，尤其是在低速时的平稳性显得特别重要。第六章进给伺服系统2021/10/45现代数控技术2、输出位置精度要高静态：定位精度和重复定位精度要高，即定位误差和重复定位误差要小。(尺寸精度)动态：跟随精度，这是动态性能指标，用跟随误差表示。(轮廓精度)灵敏度要高，有足够高的分辩率。二、NC机床对数控进给伺服系统的要求第六章进给伺服系统2021/10/46现代数控技术3、负载特性要硬在系统负载范围内，当负载变化时，输出速度应基本不变。即△F尽可能小；当负载突变时，要求速度的恢复时间短且无振荡。即△t尽可能

4、短；应有足够的过载能力。这是要求伺服系统有良好的静态与动态刚度。tF△t△F第六章进给伺服系统二、NC机床对数控进给伺服系统的要求2021/10/47现代数控技术4、响应速度快且无超调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。tFtp第六章进给伺服系统二、NC机床对数控进给伺服系统的要求2021/10/48现代数控技术5、能可逆运行和频繁灵活启停。6、系统的可靠性高，维护使用

5、方便，成本低。综上所述：对伺服系统的要求包括静态和动态特性两方面；对高精度的数控机床，对其动态性能的要求更严。第六章进给伺服系统二、NC机床对数控进给伺服系统的要求2021/10/49现代数控技术第二节伺服系统的分类开环控制系统、闭环控制系统、半闭环控制系统直流伺服系统、交流伺服系统进给伺服系统、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第六章进给伺服系统2021/10/410现代数控技术第三节进给伺服驱动系统、概述进给伺服驱动系统由进给伺服系统中的驱动电机及其控制和驱动装置。驱动电机是进给系统的动

6、力部件，它提供执行部分运动所需的动力，在数控机床上常用的电机有：步进电机直流伺服电机交流伺服电机直线电机。第六章进给伺服系统2021/10/411现代数控技术3、速度单元是上述驱动电机及其控制和驱动装置，通常驱动电机与速度控制单元是相互配套供应的，其性能参数都是进行了相互匹配，这样才能获得高性能的系统指标。4、速度控制单元主要作用：接受来自位置控制单元的速度指令信号，对其进行适当的调节运算(目的是稳速)，将其变换成电机转速的控制量(频率，电压等)，再经功率放大部件将其变换成电机的驱动电量，使驱动电机按要求运行。简言之：调节、变换、功放。第

7、六章进给伺服系统一、概述2021/10/412现代数控技术5、进给驱动系统的特点（与主运动（主轴）系统比较）：功率相对较小；控制精度要求高；控制性能要求高，尤其是动态性能。一、概述第六章进给伺服系统2021/10/413现代数控技术SERVOSYSTEMAPPLICATIONEXAMPLESSendofalevelofvariabledurationandvoltage.CNC+-DriveTachoMotor第六章进给伺服系统2021/10/414现代数控技术SteppingMotors：步进电机流行于70年代，该系统结构简单、控制容易

8、、维修方面，且控制为全数字化。随着计算机技术的发展，除功率驱动电路之外，其它部分均可由软件实现，从而进一步简化结构。因此，这类系统目前仍有相当的市场。目前步进电机仅用于小容量、低速、精度要求不