第六章数控机床的伺服系统ppt课件.ppt

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1、第六章数控机床的伺服系统概述6-1开环步进伺服系统6-2数控机床的检测装置6-3闭环伺服系统伺服驱动系统（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”。伺服系统的组成伺服驱动电路：把位移、速度信号转换和放大驱动电机检测装置：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

2、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，多采用简易的位置控制。二、数控机床伺服系统的分类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

3、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。伺服系统（ServoSystem)CNC系统驱动电机检测装置控制信号反

4、馈信号光栅尺伺服驱动系统§6-1开环步进伺服系统步进电动机主要用于开环位置控制系统。它由步进电动机驱动电源和步进电动机组成，没有反馈环节。这种系统较简单，控制较容易，维修也较方便，而且为全数字化控制。由于开环系统精度不高，且步进电动机的功率和速度不高，因此步进电动机驱动系统仅用于小容量、加工速度低、脉冲当量和精度不太高的场合，如经济型数控机床和电加工机床、计算机的打印机、绘图仪等设备。一、步进电动机1.步进电动机的分类(1)按运动方式分：旋转式、直线运动式、平面运动式。(2)按工作原理分：反应式(磁阻式)、永磁式、永磁感应子式(混合式)。(3)按结构分：单段式(径向式)、多段式

5、(轴向式)，印刷绕组式(4)按相数分：三相、四相、五相、六相和八相等。(5)按使用频率分：高频步进电动机和低频步进电动机。2.步进电动机的控制原理步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的控制电动机。位移量的控制向步进电动机送一个控制脉冲，其转轴就转过一个角度或移动一个直线位移，称为一步；脉冲数增加，角位移(或线位移)随之增加，即脉冲数决定位移量。进给速度的控制脉冲频率高，则步进电动机的旋转速度就高，反之则低，即脉冲频率决定进给速度。运动方向的控制改变分配脉冲的相序，实现步进电动机的正、反转，从而改变运动方向。与一般交流和直流电动机所不同的是，步进电动机定子绕组所

6、加的电源形式为脉冲电压，而不是正弦电压或者恒定直流电压。3.反应式步进电动机极与极之间的夹角为60°，每个定子磁极上均匀分布了五个齿，齿槽距相等，齿距角为9°。转子铁心上无绕组，只有均匀分布的40个齿，齿槽距相等，齿距角为360°/40＝9°。绕组定子铁心转子铁心（1）反应式步进电动机的结构单段式三相反应式步进电动机的结构：定子铁心上有六个均匀分布的磁极，沿直径相对两个极上的线圈串联，构成一相励磁绕组。（2）反应式步进电动机的工作原理按电磁吸引的原理工作的。必须抓住两点：磁力线力图走磁阻最小的路径，从而产生反应力矩各相定子齿之间彼此错齿1/m齿距，m为相数几个概念的含义：“拍”

7、——定子相绕组每改变一次通电状态，称为“一拍”。“单”——指只有一相绕组通电。“双”——指有两相绕组同时通电。步进电机工作原理“单三拍”供电方式的步进电动机的工作原理：第一拍：A相励磁绕组通电，B、C相励磁绕组断电。A相定子磁极的电磁力要使相邻转子齿与其对齐(使磁阻最小)，B相和C相定、转子错齿分别为1/3齿距(3°)和2/3齿距(6°)。第二拍：B相绕组通电，A、C相绕组断电。电磁反应力矩使转子顺时针方向转动3°，与B相的定子齿对齐，此时A、C相的定、转子齿互相错开。第三拍：C相绕组通电，