数控机床原理与结构分析 第7章 数控机床的伺服系统

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1、第七章数控机床的伺服系统7/16/202117.1．进给伺服系统的类型7.2．步进电动机及其驱动系统7.3．直流伺服驱动系统7.4．交流伺服驱动系统7.5．主轴驱动系统复习与思考题7/16/202127.1．进给伺服系统的类型7.1.1．进给伺服系统的技术要求7.1.2．开环和闭环进给伺服系统7.1.3．按电动机分类的伺服系统7/16/202137.1.1．进给伺服系统的技术要求1．调速范围宽2．位移精度高：3．定位精度高4．稳定性好：5．动态响应快：6．低速大转矩7/16/202147.1.2．开环和闭环进给伺服系统1．开环控制系统

2、图7－1开环伺服驱动结构示意图7/16/202152．半闭环控制系统图7－2半闭环伺服驱动结构示意图7/16/202163．闭环控制系统图7－3闭环伺服驱动结构示意图7/16/202174．混合控制系统图7－4混合闭环控制的进给驱动系统7/16/202187.1.3．按电动机分类的伺服系统1．步进伺服系统2．直流伺服系统3．交流伺服系统4．直线伺服系统7/16/202197.2．步进电动机及其驱动系统7.2.1．步进电动机的结构类型7.2.2．步进电动机的工作原理7.2.3．反应式步进电机的主要性能指标7.2.4．驱动控制系统组成7.

3、2.5．步进电动机驱动控制技术7.2.6．步进电机的应用7/16/2021107.2.1．步进电动机的结构类型7/16/2021117/16/2021123．步进电动机的结构图7－5三相反应式步进电动机结构原理图图7－6步进电动机的齿距7/16/202113图7－7五定子反应式步进电动机结构原理图图7－8一段定子、转子及磁电路7/16/2021147.2.2．步进电动机的工作原理图7－9反应式步进电动机结构原理图三相步进电机的工作方式可分为：三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍等。7/16/202115a)b)c）图7－10三相单三拍

4、的工作过程7/16/202116a)b)图7－11三相单双六拍的工作过程7/16/2021177/16/2021187.2.3．反应式步进电机的主要性能指标1．步距角及步距精度2．最大静转矩Tmax与起动转矩Tq3．加减速特性4．连续运行频率7/16/2021197.2.4．驱动控制系统组成图7－15步进式伺服系统原理框图（1）工作台位移量的控制（2）工作台进给速度的控制（3）工作台运动方向的控制7/16/2021207.2.5．步进电动机驱动控制技术1．环形分配器图7－16三相六拍环形分配器7/16/2021212．功率放大图7－1

5、7单电压驱动电路原理图7/16/202122图7－18高低压驱动电路原理图7/16/202123图7－19斩波驱动电路原理图7/16/202124（4）调频调压驱动电路（5）细分驱动电路7/16/2021253．提高步进系统精度的措施7/16/2021267.2.6．步进电机的应用图7－22选择电机的一般步骤7/16/2021277.3．直流伺服驱动系统7.3.1．SCR速度控制系统7.3.2．PWM速度控制系统7/16/2021287.3.1．SCR速度控制系统图7－23双环调速系统的原理框图7/16/2021297.3.2．PWM

6、速度控制系统图7－24PWM直流伺服系统原理图7/16/202130图7－25PWM速度控制单元原理框图7/16/202131图7－26各信号的波形7/16/2021327.4．交流伺服驱动系统7.4.1．交流伺服系统的特点7.4.2．模拟式交流伺服控制系统7.4.3．数字式交流伺服系统7.4.4．交流伺服电动机驱动简介7/16/2021337.4.1．交流伺服系统的特点7/16/2021347.4.2．模拟式交流伺服控制系统图7－27交流模拟伺服系统原理图7/16/2021357.4.3．数字式交流伺服系统7/16/202136图7

7、－29数字伺服系统的简化框图7/16/202137图7－30无刷直流电动机的数字化控制方案一种简单实用的数字化无刷直流电动机的控制方案7/16/202138图7－31全数字永磁同步电动机控制系统框图7/16/2021397.5．主轴驱动系统7.5.1．直流主轴驱动系统7.5.2．交流主轴驱动系统7.5.3．主轴定向准停的控制7/16/2021407.5.1．直流主轴驱动系统7/16/202141图7－32直流主轴驱动系统原理图7/16/2021427.5.2．交流主轴驱动系统7/16/2021437.5.3．主轴定向准停的控制a）使用

8、位置编码器7/16/202144b）使用磁性传感器图7－34主轴定向准停控制示意图7/16/202145复习与思考题7/16/202146