第4章 进给伺服系统ppt课件.ppt

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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4.1概述4.1.1基本定义4.1.2伺服系统的基本要求4.1.3分类4.1.1基本定义伺服系统根据数控装置给出的指令控制工作台的速度、位移或主轴转速的控制系统。分类：进给伺服系统主轴伺服系统进给伺服系统组成伺服驱动电路伺服驱动装置（电机）位置检测装置机械传动机构执行部件性能取决于各组成环节的特性各环节性能参数的合理匹配4.1.2伺服系统的技术要求位移精度控制分辨率、位置精度、重复精度0.01~0.001mm0.1μm调速范围宽需要足够的调速范

2、围来达到最优的金属切除率反向死区小能频繁启、停和正反转快速性和稳定性快速性和稳定性动态响应快（快速性）：到达稳态值的时间越短越好200~100ms，<几十ms反映系统跟踪精度的高低，直接影响轮廓加工精度高度和表面加工质量稳定性：信号经过振荡后达到的稳态值与理论稳态的差值e越小越好负载特性要硬，当负载发生变化或受外界干扰时，输出基本不变，保持平稳均匀4.1.3分类根据有无反馈环分开环、闭环、半闭环根据驱动装置分步进电机驱动系统直流电机驱动系统交流电机驱动系统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

3、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不间断的比较系统输入与驱动输出全闭环半闭环开环进给伺服系统伺服驱动装置：步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达位移精度取决：步进电机的角位移精度齿轮丝杠等传动元件的导程或节矩精度系统的摩擦阻尼特性性能定位精度：±0.02mm，±0.01mm速度：脉冲当量为0.01mm时，不超过5m/min特点：结构简单，用于精度要求不高的机床闭环和半闭环进给伺服系统驱动装置：直流或交流伺服电机、电液伺服阀—液压马达。位移精度取决于：检测装置的分辨

4、率和精度性能指标：定位精度：±0.005~0.01mm，±0.1μm移动速度：与导程为10mm的丝杠直连，1~30m/min特点：控制执行部件以给定的速度向消除偏差的方向运动。结构较复杂，成本较高；机械传动机构包含在系统之内成为不稳定因素，设计和调试较困难4.2步进电机及其调速步进电机的结构与工作原理步进电机的特征参数步进电机开环进给的传动计算及电机选用步进电机的驱动步进电机的结构与工作原理步进电机控制原理：电脉冲信号→角位移脉冲数→位移脉冲频率→转速缺点：容易失步（大负载和高速情况下）步进电机的结构与工作原

5、理单三拍：A→B→C→A双三拍：AB→BC→CA→AB三相六拍：A→AB→B→BC→C→CA→A步进电机的驱动电路环形分配器（环分器）控制脉冲通过环分器控制步进电机励磁绕组按一定顺序通、断电硬件、软件功率放大器功率放大，脉冲电流1~10A，每一相绕组都有一套单电压功率放大器双电压功率放大器功率放大器单电压供电功放器用于小功率步进电机驱动步进电机的特征参数步距角及误差静态矩角特性最大启动转矩最高启动频率连续运行的最高工作频率转矩—频率特性步距角及误差步距角K：比例系数，相邻两次通电的相数相同K=1，否则K=2。

6、m：定子相数z：转子齿数步距误差：一周内各步误差的最大值，由制造精度、齿槽分布、气隙因素决定。误差不累积，下一周误差分布情况与这一周相同。静态矩角特性最大启动转矩步进电机启动时能承受的最大负载转矩Mq。若大于Mq，电机不能启动。在最大静转矩相同的条件下，相数增大时，步进电动机带负载能力也相应增大。最高启动频率空载时，步进电机由静止突然启动，并不失步地进入稳速运行，所允许的启动频率fg的最高值。启停频率>fg时，步进电机不能正常运行。fg与步进电机的惯性负载J有关，J↑fg↓CNC机床加速度受限于fg连续运行的

7、最高工作频率步进电机连续运行时所能接受的最高控制频率远大于启动频率与步距角一起决定执行部件的最大运动速度。决定于负载惯量J、定子相数、通电方式、控制电路的功率放大级转矩——频率特性负载转矩越大，工作频率越低，符合加工实际需求在步进电机运行时，对应于某一频率，只有当负载转矩小于它在该频率时的最大动态转矩，电机才能正常运转应根据负载要求参照高频输出转矩来选用步进电机的规格步进电机开环进给的传动计算及电机选用传动计算α：步距角i：齿轮传动链的传动比δ：脉冲当量t：滚珠丝杠导程电机选用原则满足精度要求输出转矩>负载转

8、矩（工作矩频特性、起动矩频特性曲线，由频率f查找M）步距角与机械系统匹配，以得到机床所需的脉冲当量最高运行频率必须满足机床快速性要求。4.3直流伺服电机及其调速系统直流伺服电机调速直流电机调速方法改变电枢电压U改变Ke即改变磁通量Φ（改变激磁回路电阻Rj以改变激磁电流Ij）在电枢回路中串联调节电阻Rt，此时，转速公式变为大惯量直流伺服电机又称：宽调速直流伺服电机、直流力矩电机激磁方式：永磁式特点：输