数控机床伺服驱动系统

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1、www.plcworld.cn数控机床伺服驱动系统www.plcworld.cnwww.plcworld.cn数控机床伺服驱动系统概述数控机床主轴驱动系统数控机床进给驱动系统www.plcworld.cnwww.plcworld.cn5.1概述伺服系统的组成数控机床对伺服系统的基本要求伺服系统的分类www.plcworld.cnwww.plcworld.cn一、伺服系统的组成数控伺服系统由伺服电机（M）、驱动信号控制转换电路、电力电子驱动放大模块、电流调解单元、速度调解单元、位置调解单元和相应的检测装置（如光电脉冲编码器G）等组成。一般闭环伺服系统的

2、结构如图5.1所示。它是一个三环结构系统，其中，外环是位置环，中环是速度环，内环为电流环。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn伺服系统的组成位置环由位置调节控制模块、位置检测和反馈控制部分组成；速度环由速度比较调节器、速度反馈和速度检测装置（如测速发电机、光电脉冲编码器等）组成；电流环由电流调节器、电流反馈和电流检测环节组成。电力电子驱动装置由驱动信号产生电路和功率放大器等组成。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn二、数控机床对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。作为数

3、控加工，对定位精度和轮廓加工精度要求都比较高，定位精度一般允许的偏差为0.01~0.001mm，甚至0.1。轮廓加工精度与速度控制、联动坐标的协调一致控制有关。在速度控制中，要求较高的调速精度，具有比较强的抗负载扰动能力，对静态、动态精度要求都比较高。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn数控机床对伺服系统的基本要求2）稳定性好稳定性是指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，对伺服系统要求有较强的抗干扰能力。稳定性是保证数控机床正常工作的条件，直接影响数控加工的精度和表面粗糙度。www.pl

4、cworld.cnwww.plcworld.cn数控机床对伺服系统的基本要求3）快速响应快速响应是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。为了保证轮廓切削形状精度和低的加工表面粗糙度，要求伺服系统跟踪指令信号的响应要快。一方面要求过渡过程（电机从静止到额定转速）的时间要短，一般在200ms以内，甚至小于几十毫秒；另一方面要求超调要小。这二方面的要求往往是矛盾的，实际应用中要采取一定措施，按工艺加工要求做出一定的选择。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn数控机床对伺服系统的基本要求4）调速范围宽调速范围是Rn指生产机械要求电机

5、能提供的最高转速和最低转速之比。通常表示为：nmaxRnnmin在数控机床中，由于加工用刀具，被加工材质及零件加工要求的不同，进给伺服系统需要具有足够宽的调速范围。目前较先进的水平是，在分辨率为1的情况下，进给速度范围为0~240m/min，且无级连续可调。但对于一般的数控机床而言，要求进给伺服系统在0~24m/min进给速度范围内都能工作就足够了。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn数控机床对伺服系统的基本要求5）低速大转矩机床加工的特点是，在低速时进行重切削。因此，要求伺服系统在低速时要有大的转矩输出。进给坐标的伺服控制属于恒转矩

6、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，具有足够大的输出功率。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn三、伺服系统的分类（1）按调节理论分类开环伺服系统闭环伺服系统半闭环系统www.plcworld.cnwww.plcworld.cn伺服系统的分类（2）按使用的执行元件分类电液伺服系统电气伺服系统（步进伺服系统、直流伺服系统、交流伺服系统）www.plcworld.cnwww.plcworld.cn伺服系统的分类（3）按被控对象分类进给伺服系统主轴伺服系

7、统www.plcworld.cnwww.plcworld.cn伺服系统的分类（4）按反馈比较控制方式分类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全数字伺服系统www.plcworld.cnwww.plcworld.cn5.2数控机床主轴驱动系统主轴驱动装置及工作特性主轴分段无极变速及控制主轴准停控制主轴与进给轴关联控制www.plcworld.cnwww.plcworld.cn一、主轴驱动装置及工作特性（1）主轴电动机及驱动装置数控机床的主轴驱动系统由主轴驱动装置和主轴电动机两部分构成，有直流电动机及相应的驱动装置和交流电动机及相应

8、的驱动装置