第4章 伺服系统和驱动元件综述ppt课件.ppt

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1、第4章伺服系统和驱动元件主轴电机伺服电机刀库刀具定位电机机械手旋转定位电机带制动器伺服电机伺服驱动系统（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”。伺服驱动系统忠实地执行由CNC装置发来的运动命令，精确控制执行部件的运动方向，进给速度与位移量。4.1伺服系统数控机床伺服系统的定义伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。它接受来自数控装置的进给指令信号，经变换、调节和放大后

2、驱动执行件，转化为直线或旋转运动。伺服系统是数控装置(计算机)和机床的联系环节，是数控机床的重要组成部分。数控机床伺服系统又称为位置随动系统、驱动系统、伺服机构或伺服单元。该系统包括了大量的电力电子器件，结构复杂，综合性强。4.1伺服系统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，多采用建议的位置控制。数控机床伺服系统的分类4.1伺服系统数控机床伺服系统的分类按所用驱动元件的类型不同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4.1伺服系统4.2

3、.1/4.3.1步进电机/驱动装置4.2.2/4.3.2直流伺服电机/驱动装置4.2.2/4.3.3交流伺服电机/驱动装置高精度要求定位准确（定位误差持别是重复定位误差要小），跟随精度高（跟随误差小）。一般定位精度要求达到mm级，0.01～0.001mm，高的达0.1um。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

4、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，稳定性对环境的适应性强，性能稳定，使用寿命长。数控机床对伺服系统的要求4.1伺服系统4.2步进电机及其驱动控制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。4.2步进电机步进电动机及其驱动系统4.2步进电机步

5、进电动机及其驱动系统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。步进电动的控制原理4.2步进电机步进电动机是按电磁吸引的原理进行工作步进

6、电动的工作原理4.2步进电机极与极之间的夹角为60°。转子铁心上无绕组，只有均匀分布的齿。（1）反应式步进电动机的结构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。步进电动的工作原理绕组定子铁心转子铁心4.2步进电机（2）工作方式步进电动的工作原理绕组定子铁心转子铁心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，从而产生反应力矩几个概念的含义：“拍”—定子相绕组每改变一次通电状态，称为“一拍”。“单”—指同时只有一相绕组通电。“双”—指有两相绕组同时通电。①“单三拍”4.2步进电机步进电机工作原理步

7、进电动的工作原理4.2步进电机转子铁心上无绕组，只有均匀分布的40个齿，齿槽距相等，齿距角为360°/40＝9°。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°。绕组定子铁心转子铁心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。步进电动的工作原理4.2步进电机定子步进电动的工作原理4.2步进电机转子步进电动的工作原理4.2步进电机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/