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驱动系统主要内容6.1概述6.2步进电机及其驱动控制系统6.3直流伺服电机及其速度控制6.4交流伺服电机及其速度控制系统6.5直线电机及其在数控机床中的应用简介6.6位置控制6.1概述伺服驱动系统的定义:伺服驱动系统接收数控单元的位移/速度控制指令,驱动工作台/主轴按照控制指令的要求进行运动。伺服驱动系统直接影响移动速度、跟踪精度、定位精度等一系列重要指标，是数控机床的关键技术。6.1概述伺服驱动系统的作用:接受CNC装置发出的位移指令信号，由伺服驱动装置作一定的转换和放大后，经

2、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。数控机床的伺服驱动6.1概述6.1概述一、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)7.1概述二、伺服系统的基本组成比较控制环节驱动控制单元执行元件反馈检测单元机床进给指令7.1概述三、伺服系统的分类按控制原理和有无检测反

3、馈装置：开环和闭环伺服系统；按其用途和功能：进给驱动系统和主轴驱动系统；按其驱动执行元件的动作原理：电液伺服驱动系统、电气伺服驱动系统（直流伺服驱动系统、交流伺服驱动系统及直线电机伺服系统）6.1概述6.1概述闭环进给伺服系统结构位置控制模块速度控制单元伺服电机工作台位置检测测量反馈速度检测指令速度环位置环6.2步进电机及其驱动控制系统6.2.1步进电机工作原理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

4、工作。6.2步进电机及其驱动控制系统定子转子定子绕组6.2步进电机及其驱动控制系统AB定子转子IAIBIC两个相对的磁极组成一相。注意：这里的“相”和三相交流电中的“相”的概念不同。步进电机通的是电脉冲，主要是指线图的联接和组数的区别。6.2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6.2步进电机及其驱动控制系统1）三

5、相单三拍工作方式：6.2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CC相通电，转子1、3齿和C相轴线对齐3412ABC1324ABC1324A6.2步进电机及其驱动控制系统三相单三拍的特点：（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

6、置易产生振荡。6.2步进电机及其驱动控制系统2)三相六拍工作方式通电顺序为：A®AB®B®BC®C®CA®A六拍。通电顺序A→AB→B→BC→C→CA→A…（逆时针）A→AC→C→BC→B→CA→A…（顺时针）每步转过15°，步距角是三相三拍工作方式的一半，特点：电机运转中始终有一相定子绕组通电，运转比较平稳。6.2步进电机及其驱动控制系统3)双三拍工作方式定子绕组通电顺序为AB→BC→CA→AB…（转子逆时针旋转）AC→BC→CA→…（转子顺时针旋转）有两对磁极同时对转子的两对齿进行吸引，每步仍旋

7、转30°。特点：始终有一相定子绕组通电，工作比较平稳。避免了单三拍通电方式的缺点6.2步进电机及其驱动控制系统实际上步进电机转子齿数很多，齿数越多，步距角越小6.2步进电机及其驱动控制系统为改善运行性能，定子磁极上的齿的齿距与转子的齿距相同，但各极的齿依次与转子的齿错开齿距的1／m（m电机相数）。每次定子绕组通电状态改变时，转子只转过齿距的1／m（如三相三拍）或1／2m（如三相六拍）达到新的平衡位置。转子40个齿，若通电为三相三拍，当转子齿与A相定子齿对齐时，转子齿与B相定子齿相差（3°），与C相定

8、子齿相差（6°）。6.2步进电机及其驱动控制系统每给一个脉冲信号，电机转子转过角度的理论值。6.2.2步进电机的主要特性1．步距角αm—定子相数；z—转子齿数；k—通电系数，m相m拍，k＝1；m相2m拍，k＝2。α一般很小，如：3°／1.5°，1.5°／0.75°，0.72°／0.36°等6.2步进电机及其驱动控制系统静态：步进电机处于通电状态，转子处在不动状态。静态转矩Mj：在电机轴上施加一个负载转矩M，转子会在载荷方向上转过一个角度θ（失调角），转子因而受到一个电