数控机床驱动装置培训资料ppt课件.ppt

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1、第二十七课数控机床电气控制概述及自动控制基础1、目的和要求：1）掌握数控机床及伺服系统基本概念；2）掌握位置、速度伺服系统组成、特点、工作过程；3）掌握自动控制分类及特点；4）数控机床对电气控制的要求；5）了解自动控制系统的评价指标。2、重点与难点：1）数控机床有关概念；2）伺服系统、特点及工作过程。3、教学方法设计：讲授。为现场教学掌握数控系统电气自动控制打基础。第七章数控机床驱动装置第一节数控装置驱动概述数控机床驱动装置——以加工指令为输入量，以机床移动部件为输出量的控制系统。位置随动系统——以加工指令脉冲为输入量，以机床移动部件的位置为输出量的控

2、制系统。数控机床驱动装置就是位置随动系统，简称伺服系统。伺服系统——是一种能够跟踪输入指令信号而动作，从而获得准确位置、速度、力输出的控制系统。典型的伺服系统是位置随动系统。7.1一、伺服系统的组成和工作过程1、结构位置控制模块速度控制模块SM来自CNC插补运算的位置指令+—位置反馈速度反馈+—速度指令伺复电机位置检测装置伺复驱动速度控制CNC位置控制进给传动速度检测装置工作台刀具伺服系统结构框图7.12）组成——通常由位置控制环和速度控制环组成。图中内环是速度控制环，外环是位置控制环。3）工作过程——插补信号输送到位置控制模块的位置比较电路，与位置检测

3、反馈来的信号相比较后，位置比较电路输出位置移动信号，经位置控制和速度控制单元输出到速度环，直到机床完成进给运动。7.12、位置控制环1）组成——由位置指令、位置检测装置、位置反馈比较环节、位置控制模块、速度控制环、机械传动装置组成。2）检测装置——可采用旋转变压器、感应同步器、脉冲编码器、光栅、磁栅、激光测距等。3）位置控制环功能作用——对机床位置坐标轴进行控制，而坐标轴控制是要求最高的控制，不仅要严格控制每个轴的运动速度和位置精度，而且在多轴联动时还要求个移动轴按插补要求协调运动，保证复杂形状的加工。7.13、速度控制环1）组成——由伺服电机、速度检测

4、装置、速度反馈比较环节、速度控制模块组成。速度控制模块组成为速度控制系统的核心，2）速度检测装置——通常采用测速发电机、脉冲编码器等。3）功能——是伺服系统中最基本内容，用来控制电机转速。7.1二、数控机床伺服系统分类1、按位置控制方式分1）闭环控制：由于引入负反馈并利用偏差控制，即利用被控量的反馈信息，使整个控制过程成为闭合的，因此反馈控制也称为闭环控制。特点：无论什么原因使被控量偏离期望值而出现偏差，必定产生一个相应控制作用去减小或消除这个偏差，使被控量与期望值一致。具有抑制内外扰动对被控量产生影响的能力，具有较高的控制精度。7.12）半闭环控制：

5、闭环控制的反馈是将被控量直接测量得到的，若将被控量通过间接测量得到，并反馈到输入端进行比较，其偏差用于控制的方式。特点：属反馈控制范畴，控制精度低于闭环控制，用于被控量测量时结构受限制的场合。结构相对闭环控制简单、成本较低。7.13）开环控制：指控制装置与倍控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程。特点：系统的输出量不会对系统的控制产生影响，是按给定量进行控制的，即控制作用是输入量产生的，给定一个输入量就会有一个输出量相对应，控制精度取决于所用的元件和校准的精度。自动修正偏差的能力，抗扰动性差。但结构简单、调整方便，成本低在精度要求不高或扰动影响小

6、的情况下有实用价值。4）尺寸及形状检测元件用于闭环，回转测量常用于半闭环。7.12、按伺服电机类型分类1）步进伺服系统——属典型的开环伺服系统，由步进电机及其驱动系统组成。特点：结构简单、使用维修方便、成本低、控制简单等；应用：在小型数控机床和速度、精度要求不高场合应用广泛2）直流伺服系统——由直流伺服电机、调速系统、检测反馈、机械传动等部分组成。常用的直流伺服电机有小惯量伺服电机和永磁伺服电机（大惯量宽调速）两类。3）交流伺服系统——分为交流同步型伺服电机和交流异步型伺服电机，后者一般用于主轴交流伺服系统，交流同步型伺服电机一般用于进给伺服电机。交流伺

7、服电机没有直流伺服电机缺点，且有较大的输出功率、更高的电压和转速，基本取代了直流伺服系统。7.13、按反馈比较控制方式分类由于采用位置检测元件不同，反馈信号不同，分类为：1）脉冲数字比较系统（数字伺服系统）——如果插补器输出的指令信号是数字脉冲，选择磁栅、光栅、光电编码器作为机床移动部件位移的检测装置，位置反馈信号也是数字脉冲信号，给定量和反馈量就是直接的脉冲比较，该系统就成为脉冲比较伺服系统（数字伺服系统）。2）相位比较系统——高精度数控伺服系统中，相位与辐值的检测元件常用旋转变压器、感应同步器、光栅、磁栅等，这些测量元件及检测电路都可输出相位比较信号

8、或辐值比较信号。3）辐值比较伺服系统——位置元件采用辐值工作状态，输出辐值大小与