数控技术第七章数控机床的伺服系统ppt课件.ppt

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1、第七章数控机床的伺服系统7/31/202117.1．进给伺服系统的类型7.2．步进电动机及其驱动系统7.3．直流伺服驱动系统7.4．交流伺服驱动系统7.5．主轴驱动系统复习与思考题7/31/202127.1．进给伺服系统的类型7.1.1．进给伺服系统的技术要求7.1.2．开环和闭环进给伺服系统7.1.3．按电动机分类的伺服系统7/31/20213概述伺服驱动系统概念1.什么是伺服驱动系统在自动控制系统中，把输出量能够以一定准确度跟随输入量的变化而变化的系统称为随动系统，亦称伺服系统。数控机床伺服系

2、统是指以机床移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统。7/31/20214数控机床伺服驱动系统是CNC装置和机床的联系环节，作用在于接收来自数控装置的指令信号，驱动机床移动部件跟随指令信号运动，并保证动作的快速和准确。CNC装置发出的控制信息通过伺服驱动系统转换成坐标轴的运动，完成程序所规定的操作。伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。伺服驱动系统的作用归纳如下：(1)伺服驱动系统能放大控制信号，具有输出功率的能力；(2)伺服驱动系统根据CNC装置发出的控制信息对机床移动部件的位置和速度进行控

3、制。7/31/202152.数控机床对伺服驱动系统的要求数控机床的性能在很大程度上取决伺服驱动系统的性能，对伺服驱动系统的主要要求如下：1)可逆运行可逆运行要求能灵活地正反向运行。在加工过程中，机床工作台处于随机状态，根据加工轨迹的要求，随时都可能实现正向或反向运动。同时要求在方向变化时，不应有反向间隙和运动的损失。7/31/202162)进给调速范围要宽为适应不同的加工条件，例如加工用刀具、被加工材料及零件加工要求的不同，为保证在任何情况下都能得到最佳切削条件，就要求进给驱动必须具有足够宽的调速

4、范围。7/31/202173)位置精度要高使用数控机床主要是为了保证加工质量的稳定性和一致性，减少废品率；解决复杂曲面零件的加工问题；解决复杂零件的加工精度问题，缩短制造周期等。为了满足这些要求，关键之一是保证数控机床的定位精度和加工精度。数控机床在加工时免除了操作者的人为误差，它是按预先的程序自动进行加工，不可能应付事先没有预料到的情况。就是说，数控机床不能像普通机床那样，可随时用手动操作来调整和补偿各种因素对加工精度的影响。因此，要求定位精度和轮廓切削精度能达到数控机床要求的指标。为此，在位置

5、控制中要求具有高的定位精度，如精确到1μm甚至0.1μm。在速度控制中，要求具有很高的调速精度和很强的抗干扰的能力，即要求工作稳定性要好。7/31/202184)速度响应要快为了保证轮廓切削形状精度和低的加工表面粗糙度，除了要求有较高的定位精度外，还要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快。一方面，要求过渡过程时间要短，一般在200ms以内，甚至有时需要小于几十毫秒；另一方面，要使过渡过程的前沿陡，即上升率要大。7/31/202195)低速大转矩根据数控机床的加工特点，大都是在低速进

6、行重切削，即在低速时进给驱动要有大的转矩输出。这要求使动力源尽量靠近机床的执行机构，使传动装置机械部分的结构简化，系统刚性增加，传动精度提高。7/31/2021107.1.2．开环和闭环进给伺服系统1．开环控制系统图7－1开环伺服驱动结构示意图7/31/2021112．半闭环控制系统图7－2半闭环伺服驱动结构示意图7/31/2021123．闭环控制系统图7－3闭环伺服驱动结构示意图7/31/2021134．混合控制系统图7－4混合闭环控制的进给驱动系统7/31/2021147.1.3．按电动机分类

7、的伺服系统1．步进伺服系统2．直流伺服系统3．交流伺服系统4．直线伺服系统7/31/2021157.2．步进电动机及其驱动系统7.2.1．步进电动机的结构类型7.2.2．步进电动机的工作原理7.2.3．反应式步进电机的主要性能指标7.2.4．驱动控制系统组成7.2.5．步进电动机驱动控制技术7.2.6．步进电机的应用7/31/202116步进电机及其控制系统步进电机的分类步进电机是一种将电脉冲信号转换成机械角位移的一种机电式数模转换器。其转子的转角与输入的电脉冲数成正比，它的速度与脉冲频率成正比，

8、而运动方向是由步进电机通电的顺序所决定的。7/31/2021177.2.1．步进电动机的结构类型7/31/2021187/31/2021193．步进电动机的结构图7－5三相反应式步进电动机结构原理图图7－6步进电动机的齿距7/31/202120步进电动机的矩角特性7/31/202121步进电动机的工作原理步进电机由转子和定子组成。定子上有A、B、C三对绕组磁极，分别称为A相、B相、C相。转子是硅钢片等软磁材料迭合成的带齿廓形状的铁芯。这种步进电机称为三相步进电机。如果在定子的三对绕