第7章 数控机床伺服驱动系统.ppt

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1、第7章数控机床的伺服驱动系统主要内容主要内容7.1概述7.2步进电机及其驱动控制系统7.3直流伺服电机及其速度控制7.4交流伺服电机及其速度控制系统7.5直线电机及其在数控机床中的应用简介7.6位置控制第7章数控机床的伺服驱动系统主要内容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

2、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。主要内容7.1概述伺服系统的分类:按控制原理和有无检测反馈装置：开环、半闭环、闭环按被控对象：进给驱动、主轴驱动；按使用的执行元件：电液、电气伺服驱动（步进、直流、交流、直线电机）;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7.1概述机械执行部件A相、B相C相、…f、nCNC插补指令脉冲频率f脉冲个数n换算脉冲环形分配变换功率放大主要内容7.1概述位置控制调节器速度控制调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控

3、制单元++--电机机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈实际速度反馈7.1概述主要内容位置控制调节器速度控制调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控制单元++--机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈实际速度反馈主要内容7.1概述数控机床对进给伺服系统的要求有：1．高精度（输出量能复现输入量的精确程度）2．稳定性好（抗干扰能力）3．响应速度快（系统跟踪精度）4．电机调速范围宽（最高转速和最低转速比）5．低速大转矩6．可靠性高(对环境的适应性)主要内容7.1概述对主轴伺服系统，还应满足:1．主轴与进给驱动的同步控制螺纹、螺旋槽加工

4、等，主轴与进给驱动的同步控制。2．准停控制在加工中心上，为了实现自动换刀，要求主轴能进行高精确位置的停止。3．角度分度控制有两种类型：固定的等分角度控制连续的任意角度控制（称为“C”轴控制）7.1概述闭环进给伺服系统组成位置控制单元速度控制单元电流控制单元转换驱动工作台电流反馈速度反馈位置反馈MG位置、速度和电流环均由：调节控制模块、检测和反馈部分组成。驱动装置由驱动信号产生电路和功率放大器组成。严格来说：位置控制包括位置、速度和电流控制；速度控制包括速度和电流控制。7.1概述伺服电机为数控伺服系统的重要组成部分，是速度和轨迹控制

5、的执行元件。数控机床中常用的伺服电机：直流伺服电机（调速性能良好）交流伺服电机（主要使用的电机）步进电机（适于轻载、负荷变动不大）直线电机（高速、高精度）主要内容步进电机是一种脉冲控制的执行元件，可将输入脉冲转换为机械角位移。每给步进电机输入一个脉冲，其转轴就转过一个角度，称为步距角。脉冲数量----位移量；脉冲频率---电机转速；脉冲顺序----方向。7.2步进电机及其驱动控制系统机械执行部件A相B相C相…f、nCNC插补指令脉冲频率f脉冲个数n换算脉冲环形分配变换功率放大主要内容7.2步进电机及其驱动控制系统优点：结构简单，价

6、格便宜，工作可靠；缺点：容易失步（尤其在高速、大负载时），影响定位精度；在低速时容易产生振动；细分技术的应用，明显提高了定位精度，降低了低速振动。应用：要求一般的开环伺服驱动系统，如经济型数控机床的进给驱动。主要内容7.2步进电机及其驱动控制系统主要内容按电磁吸引原理工作（以反应式步进电机为例）反应式步进电机的定子上有磁极，每个磁极上有激磁绕组，转子无绕组，有周向均布的齿，依靠磁极对齿的吸合工作。7.2步进电机及其驱动控制系统定子转子定子绕组7.2.1步进电机工作原理主要内容7.2步进电机及其驱动控制系统AB定子转子IAIBIC两

7、个相对的磁极组成一相主要内容7.2步进电机及其驱动控制系统步进电机的工作方式(通电顺序)可分为：三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍等。1）三相单三拍：（1）三相绕组联接方式：Y型（2）三相绕组中的通电顺序为：A相B相C相通电顺序也可以为：A相C相B相主要内容7.2步进电机及其驱动控制系统B'A'CC'BA3412A相通电使转子1、3齿和AA'对齐B'A'CC'BA3412BB'A'CC'AB相通电，转子2、4齿和B相轴线对齐C相通电，转子1、3齿和C相轴线对齐3412主要内容7.2步进电机及其驱动控制系统三相单三拍的特点

8、：（1）每来一个电脉冲，转子转过30。（2）转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序。（3）每次定子绕组只有一相通电，在切换瞬间失去自锁转矩，容易产生失步，只有一相绕组产生力矩吸引转子，在平衡位置易产生振荡。通电顺序为：AABBBCCCA