伺服驱动系统.ppt

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1、伺服驱动系统第一节概述第二节检测装置第三节步进电动机及其驱动系统第四节直流伺服电动机及其速度控制第五节交流伺服电动机及其速度控制第六节主轴驱动第七节位置控制立式铣床第一节概述主轴电机伺服电机刀库刀具定位电机机械手旋转定位电机带制动器伺服电机加工中心伺服驱动系统（ServoSystem)CNC系统驱动电机检测装置控制信号反馈信号光栅尺伺服驱动系统一、数控机床伺服系统的定义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”。伺服系统的组成检测装置：

2、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数控加工与传统加工的比较本质区别由人操作，机床进给系统能保证切削过程继续进行，不能控制执行件的位移和轨迹.由CNC装置按照零件程序完成零件的加工。能精确地控制执行件的速度、方向、和位置，且可使几个执行件按一定的运动规律合成轨迹。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

3、统控制各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，多采用建议的位置控制。二、数控机床伺服系统的分类（续）3、按反馈比较控制方式分脉冲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。4、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三、数控机床对伺服系统的要求高精度要求定位准确（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级，高的达0.01~0.005mm。灵敏度高，响应快提高生产率和保证

4、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。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。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。可靠性高对环境的适应性强，性能稳定，使用寿命长。第二节检测装置性能指标系统精度：是指在一定长度或转角内测量积累误差的最大值，如±0.002～0.02mm/m，±10"/360°等。系统分辨率：

5、是测量元件所能正确检测的最小位移量，如目前直线位移的分辨率为0.001～0.01mm。角位移分辨率为2"。检测装置是伺服系统的重要组成部分。作用检测位置和速度，发送反馈信号，构成闭环或半闭环，对驱动装置进行控制。要求工作可靠，抗干扰能力强满足精度、分辨率、测量范围使用维修方便、成本低检测装置的分类按检测信号分：数字式、模拟式按测量基准分：增量式、绝对式按安装位置关系分：直接测量、间接测量常见检测装置一、旋转变压器旋转变压器是一种角度测量装置。1．旋转变压器的结构在结构上和两相绕线式异步电动机相似，由定子和转于组成。定子绕组为变压器的一次

6、绕组转子绕组为变压器的二次绕组。根据转子绕组两种不同的引出方式旋转变压器分有刷式无删式旋转变压器的内部结构图根据互感原理工作的，定子绕组加上励磁电压，通过电磁耦合，转子绕组产生感应电功势。输出感应电功势大小与转子位置有关，就是通过测量被测轴的转速来间接测量工作台的位移。2．旋转变压器的工作原理3．旋转变压器的应用特点结构简单，动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便．输出信号幅度大，抗干扰能力强，工作可靠，广泛应用于数控机床上。应用实际使用中采用的是正余弦旋转变压器，其定子和转子均由两组匝数相等、互相垂直的绕组构成。二、感应同步器感应同步器

7、是旋转变压器演变而来，也是一种电磁感应式的位移检测装置。感应同步器的结构圆型感应同步器由定子和转子组成，用于测量角位移直线型感应同步器由定子和转子组成，用于测量直线位移2.直线感应同步器的结构利用两个平面形印刷绕组，其间保持均匀气隙约为(0.25±0.05)mm作相对平行移动，根据交变磁场和互感原理而工作的。W2片宽a2间隔b2定尺为连续绕组，节距W2＝2(a2＋b2)，其中a2为导电片宽，b2为片间间隙，定尺节距即为检测周期W，常取W＝2mm。滑尺为分段绕组，分为正弦和余弦绕组两部分,两绕组的节距都为W1＝2(a1＋b1)，其中a1为

8、导电片宽，b1为片间间隙，一般取W1＝W2或W1＝W2/3。2＇121＇L1W1a1b1滑尺上有正弦和余弦励磁绕组，在空间位置上相差1/4节距，定尺和滑尺绕组的节距相同。若滑尺绕组加励磁电压，则由于电磁感应