数控机床进给运动的控制

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1、第四章进给运动的控制本章内容第一节概述第二节步进驱动及开环进给控制第三节位置检测装置第四节直流、交流伺服驱动装置第一节概述一、进给伺服系统的概念1、组成：进给伺服系统是以机床移动部件（如工作台）的位置和速度作为控制量的自动控制系统，通常由伺服驱动装置、伺服电机、机械传动机构及执行部件组成。2、作用：接受数控装置发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动装置作一定的转换和放大后，经伺服电机（直流、交流伺服电机、功率步进电机等）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。一、进给伺服系统的给概念3、基本技术要求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。在速度

2、控制中，要求高的调速精度，比较强的抗负载扰动能力。即对静、动态精度要求都比较高。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，保证进给速度均匀、平稳。稳定性直接影响数控加工的精度和表面粗糙度。第一节概述第一节概述一、伺服系统的基本技术要求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。这一方面要求过渡过程时间要短，一般在200ms以内，甚至小于几十毫秒；另一方面要求超调要小。一、伺服系统

3、的基本技术要求4）调速范围宽数控机床中，进给伺服系统的调速范围与伺服系统的分辨率有关。一般的调速范围要求在脉冲当量为0.001mm时达到0-24m/min。要求有较宽的无级调速范围，在低速时运行平稳无爬行。第一节概述第一节概述二、分类☆步进电机驱动系统☆直流伺服驱动系统：永磁直流伺服电动机☆交流伺服驱动系统：永磁交流伺服电动机反应式混合式第一节概述三、位置伺服驱动系统的开环、闭环控制☆开环控制系统☆半闭环控制系统CNC步进驱动步进电机转速n测量及反馈角位移θ测量及反馈nθCNC伺服驱动伺服电机以步进电机作为驱动元件，没有位置和速度检测元件及反馈，位置控制精度完全由进给传动机构的精度及电气控

4、制精度决定，控制精度低。以伺服电机作为驱动元件，有测速元件和位置检测。通过测量滚珠丝杠的角位移间接测量出工作台的直线位移。通过对传动系统的误差补偿，可获得很高的位置控制精度，系统的稳定性易得到保证。三、位置伺服驱动系统的开环、闭环控制☆全闭环控制系统第一节概述转速n测量及反馈直线位移x测量及反馈CNC伺服驱动伺服电机xn位置检测装置安装在工作台上，直接反映工作台的直线位移，位置控制精度比半闭环高，控制原理同半闭环。由于受导轨摩擦系数、传动的润滑状况，传动间隙大小等因素的影响，系统的稳定性不如半闭环。☆混合闭环控制系统：有开环补偿型和半闭环补偿型第二节步进驱动及开环进给控制一、步进电动机的工

5、作原理步进电动机是一种把电脉冲转换成角位移的电动机。用专用的驱动电源向步进电动机供给一系列的且有一定规律的电脉冲信号，每输入一个电脉冲，步进电机就前进一步，其角位移与脉冲数成正比，电机转速与脉冲频率成正比，而且转速和转向与各相绕组的通电方式有关。按通电顺序不同，其运行方式有三相单三拍、三相双三拍和三相单双六拍三种。CNC环形分配器步进电动机功率放大器指令脉冲n电源步进电动机齿轮箱一、步进电动机的工作原理1、三相三拍控制定子绕组按A→B→C→A→……的顺序轮流通电，转子顺时针转动，按A→C→B→A→……的顺序通电，则电动机转子逆时针反向旋转。每输入一个脉冲，转子转过1/3齿距，步距角为30°

6、步进电动机的转速决定于控制绕组与电源接通和断开的脉冲变化频率。录相一、步进电动机的工作原理2、三相双三拍控制每次都是两相通电，即按A，B→B，C→C，A→A，B→……的顺序通电，则称双三拍方式，步距角为30°。一、步进电动机的工作原理3、三相六拍控制如果单三拍和双三拍相间通电，即按A→A，B→B→B，C→C→C，A→A→……顺序通电，称为三相六拍方式。此时每输入一个脉冲信号，转子转过1/6齿距，步距角为15°。4、结构电机的定子和转子铁心通常由硅钢片叠成。定子和转子均匀分布着很多小齿。定子上有A、B、C三对磁极，在相对应的磁极上绕有A、B、C三向控制绕组。其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开

7、。一、步进电动机的工作原理展开图结构图二、步进电动机的驱动电源1、脉冲分配控制步进电机驱动电路完成由弱电到强电的转换和放大，也就是将逻辑电平信号变换成电机绕组所需的具有一定功率的电流脉冲信号。驱动控制电路由环形分配器和功率放大器组成。环形分配器是用于控制步进电机的通电方式的，其作用是将数控装置送来的一系列指令脉冲按照一定的顺序和分配方式加到功率放大器上，控制各相绕组的通电、断电。环形分配器功能可由硬件或软件产生，硬件环形