合工大数控课件进给伺服系统

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1、第四章进给伺服系统概述伺服电机及其调速位置检测装置典型进给伺服系统1第7章数控机床的伺服驱动系统主要内容2主要内容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。7.1概述伺服系统的作用:接受CNC装置发出的插补结果(指令脉冲等)，作一定的转换和放大后，经伺服电机（直流、交流伺服电机、步进电机等）和机械传动机构，驱动机床的工作台等执行部件实现工作进给或快速运动。数控机床的“大脑”数控机床的“四肢”，是执行“命令”的机构，它是一个不折不扣的跟随者。3一、数控机床伺服系统的定义二、数控机床伺服系统的分类三、数控机床对伺服系统的要求4.1

2、概述4一、数控机床伺服系统的定义1.伺服系统：是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。CNC装置是数控机床的“大脑”，“指挥机构”伺服系统是数控机床的“四肢”，“执行机构”。2.伺服系统的组成：检测装置：感应同步器、旋转变压器、光栅、脉冲编码器等。驱动电机：步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。4.1概述5二、数控机床伺服系统的分类1、按伺服系统控制方式分开环系统：步进电机，无位置反馈，投资低，精度低闭环系统：直接测量实际位移进行反馈，精度高半闭环系统：间接测量位移进行反馈，精度低于闭环2、按控制对象和使用目的不同分进给伺服系统：控制各

3、坐标轴的切削进给运动主轴驱动伺服系统：控制主轴的旋转运动辅助伺服系统：控制刀库、料库等辅助系统的运动，多采用位置控制4.1概述6开环与闭环开环负载变化时，速度也随着变化，需人为修正结构简单，易于控制，精度差，低速不平稳，高速扭矩小用于轻负载且负载变化不大的场合闭环/半闭环不间断的比较系统输入与驱动输出闭环半闭环7开环伺服系统开环伺服系统采用步进电机作为驱动元件；没有位置反馈回路和速度反馈回路；设备投资低，调试维修方便，但精度差，高速扭矩小；用于中、低档数控机床及普通机床改造。8闭环伺服系统闭环伺服系统的位置检测装置安装在机床的工作台上；检测装置构成闭环

4、位置控制。闭环方式被大量用在精度要求较高的大型数控机床上。9半闭环伺服系统位置检测元件安装在电动机轴上或丝杠上，用以精确控制电机的角度，为间接测量；坐标运动的传动链有一部分在位置闭环以外，其传动误差没有得到系统的补偿；半闭环伺服系统的精度低于闭环系统。适用于精度要求适中的中小型数控机床。10二、数控机床伺服系统的分类3、按所用驱动元件的类型分步进电动机驱动系统直流伺服驱动系统交流伺服驱动系统直线电动机驱动系统4.1概述11三、数控机床对伺服系统的要求1.高精度定位准确(定位误差持别是重复定位误差要小)，跟随精度高(跟随误差小)。一般定位精度要求达到mm

5、级，高的达0.01~0.005mm。2.灵敏度高，响应快提高生产率和保证加工质量，一般电机升降速过渡过程，时间在0.2s以下。另外，当负载突变时，要求速度的恢复时间短，且无振荡，这样才能得到光滑的加工表面。3.调速范围宽保证在任何情况下都能得到最佳切削条件和加工质量，一般要求调速范围：最低转速/最高转速=1/1000~1/10000，且通常是无级调速。4.低速大转矩一般是在低速进行重切削，所以在低速时进给驱动要有大的转矩输出。5.可靠性高对环境的适应性强，性能稳定，使用寿命长。4.1概述12134.1概述4.2步进电动机及其控制原理4.3直流伺服电动机

6、及其控制原理4.4交流伺服电动机及其控制原理13定义：是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。主要用于开环位置控制系统。组成：由步进电动机驱动电源和步进电动机组成，没有反馈环节特点：系统较简单，控制较容易，维修也较方便，而且为全数字化控制。但由于开环系统精度不高，且步进电动机的功率和速度不高，因此步进电动机驱动系统仅用于小容量、加工速度低、脉冲当量和精度不太高的场合，如经济型数控机床和电加工机床、计算机的打印机、绘图仪等设备。一、步进电动机4.2步进电动机及其控制原理14主要内容7.2步进电机及其驱动控制系统151.步进电动机的分类按工作原理分：反应式(

7、磁阻式)、电磁式、永磁式、永磁感应子式(混合式)。按相数分：三相、四相、五相、六相和八相等。按使用频率分：高频步进电动机和低频步进电动机。16(1)反应式步进电动机极与极之间的夹角为60°，每个定子磁极上均匀分布了五个齿，齿槽距相等，齿距角为9°。转子铁心上无绕组，只有均匀分布的40个齿，齿槽距相等，齿距角为360°/40＝9°。单段式三相反应式步进电动机的结构：定子铁心上有六个均匀分布的磁极，沿直径相对两个极上的线圈串联，构成一相励磁绕组。特点：转子无绕组，定转子开小齿、步距小。应用最广。17AB定子转子IAIBIC18(2)永磁式步进电动机工作原理

8、：转子或定子的一方具有永久磁钢，另一方有软磁材料制成，由绕组轮流通电产生的磁场与永久磁钢相互作