数控机床进给系统.ppt

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1、数控机床进给模块数控机床的典型进给传动系统图系统图的主要结构和功用数控机床对进给系统的要求进给系统的装配方法进给系统的装配过程数控典型进给传动系统及系统图1．由步进电机构成的开环控制系统基本控制原理由数控装置送来的—定频率和数量的指令脉冲，经步进电机环形分配器分配和功率放大器放大后驱动步进电机旋转。步进电机的使用步进电机的角位移或线位移与脉冲数成正比，其转速与脉冲频率成正比，它将指令脉冲变成步进电机输出轴的旋转运动它的数控装置多由单片机构成，步进电机由于采用脉冲方式工作，且各相需按一定规律分配脉冲，因此，需要环形脉冲分配器来

2、实现脉冲分配逻辑和脉冲产生逻辑。还要求有功率驱动部分。为了保证步进电机不失步地启停，要求控制系统具有升降速控制环节．步进电机开环进给伺服系统原理图：数控典型进给传动系统及系统图1．由步进电机构成的开环控制系统步进电机开环伺服系统结构简单，安装调试方便，成本低，但精度有限。影响精度的因素精度取决于步进电机和机械装置的精度。其他因素如步进电机的步距角精度，机械传动部件的精度，丝杠、支承的传动间隙以及传动和支承件的变形等，将直接影响进给位移的精度。提高精度的措施适当提高系统组成环节的精度，还可采取传动间隙补偿和螺距误差补偿等补偿措

3、施。数控典型进给传动系统及系统图2．闭环进给位置伺服系统闭环位置控制主要采用直流伺服电动机或交流伺服电动机驱动，机床工作台的实际位移可通过检测装置及时反馈给数控装置中的比较器，以便与指令位移信号进行比较，两者的差值又作为伺服电机的控制信号，进而驱动工作台消除位移误差。闭环系统的分类由于闭环、半闭环控制系统采用的位置检测元件不同，使得指令信号与位置反馈信号的比较方式不同，通常有脉冲比较、相位比较和幅值比较三种不同的比较方式。脉冲比较伺服系统工作原理系统按功能模块大致可分为三部分：采用光电脉冲编码器产生位置反馈脉冲Pf；实现指令

4、脉冲F与反馈脉冲Pf的脉冲比较环节，以取得位置偏差信号e；以位置偏差e作为速度调节系统。数控典型进给传动系统及系统图脉冲比较伺服系统原理图数控典型进给传动系统及系统图2．闭环进给位置伺服系统脉冲比较电路的基本组成有两个部分：一是脉冲分离部分，二是可逆计数器。应用可逆计数器实现脉冲比较的基本原理当输入指令脉冲为正（即F＋）或反馈脉冲为负（即Pf－）时，可逆计数器作加法计数；当指令脉冲为负（即F－）或反馈脉冲为正（即Pf＋）时，可逆计数器作减法计数。脉冲分离原理当加、减脉冲先后到来时，脉冲本身就是分离的，则可直接进入可逆计数器按

5、预定的要求作加法计数或减法计数；若加、减脉冲同时到来时，则由硬件逻辑电路保证，先作加法计数，然后经过几个时钟的延时再作减法计数，这样，可保证两路计数脉冲信号均不会丢失。数控典型进给传动系统及系统图脉冲比较环节框图数控典型进给传动系统及系统图2．闭环进给位置伺服系统相位伺服系统的工作原理在采用感应同步器作为位置检测元件的相位伺服系统中，感应同步器取相位工作状态，以定尺的相位检测信号经整形放大后所得的PB（θ）作为位置反馈信号。指令脉冲F经脉冲调相后，转换成重复频率为f0的脉冲信号PA（θ）。PA（θ）和PB（θ）为两个同频的脉

6、冲信号的相位差Δθ反映了指令位置与实际位置的偏差，由鉴相器判别检测。伺服放大器和伺服电机构成的调速系统，接受相位差Δθ信号以驱动工作台朝指令位置进给，实现位置跟踪。数控典型进给传动系统及系统图相位比较伺服系统原理框图数控典型进给传动系统及系统图2．闭环进给位置伺服系统（8）幅值比较伺服系统工作原理是以位置检测信号的幅值大小来反映机械位移的数值，并以此作为位置反馈信号与指令信号进行比较构成的闭环控制系统。该系统的特点是所用的位置检测元件（感应同步器和旋转变压器）应工作在幅值工作方式。数控典型进给传动系统及系统图幅值比较伺服系统

7、框图数控典型进给传动系统及系统图3．半闭环进给位置伺服系统基本构成：系统由位置控制单元和速度控制单元构成。注意事项：光电脉冲编码器发出的脉冲，一方面用作位置的反馈信号，另一方面用作测速信号。频率—电压变换器的作用是输出与反馈脉冲信号的频率变化成正比的直流电压信号，该信号就是速度单元的速度反馈信号，它与速度指令电压比较来控制伺服电机转速。数控典型进给传动系统及系统图半闭环进给伺服系统原理图数控典型进给传动系统及系统图半闭环进给伺服传动系统组成滚珠丝杠螺母副+滚动导轨副双螺母伺服电机支承轴承丝杠滚珠丝杠螺母半闭环进给伺服传动系统

8、组成伺服电机随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已经开始采用高速度、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化，应用数字PID算法，用PID程序来代替PID调节器的硬件，使用灵活，柔性好