第四章伺服系統(tǒng)

1、第四章 伺服系統(tǒng)第一節(jié) 概述 機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著刀具對工作臺的移動任務(wù)并使之形成零件所需形狀，普通機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)是由電機(jī)驅(qū)動進(jìn)給箱中的各個齒輪來實(shí)現(xiàn)變速，數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)是由數(shù)控裝置發(fā)出進(jìn)給指令，通過伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在一定調(diào)速范圍內(nèi)無級變速，通過若干進(jìn)給坐標(biāo)軸的運(yùn)動和互相配合來完成直線、平面曲線、空間曲線的加工。一、NC機(jī)床伺服機(jī)床特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床能自動完成復(fù)雜型面的加工，因此，伺服系統(tǒng)必須具有靈敏而精確的跟蹤指令的特點(diǎn)：、伺服系統(tǒng)特點(diǎn)： 具有快速響應(yīng)性； 較寬的調(diào)速范圍； 能跟蹤指令運(yùn)動，而誤差很小。、伺服進(jìn)給系統(tǒng)應(yīng)該滿足的要求：(1). 進(jìn)給系統(tǒng)傳動鏈應(yīng)該盡量的簡短，傳動件之間摩擦系數(shù)盡可能小，

2、減少傳動間隙，提高剛度，減少系統(tǒng)慣量，提高效率。(2). 伺服電機(jī)盡可能直接驅(qū)動工作臺，因而需要較大的輸出力矩和較寬的調(diào)速范圍，低速時輸出力矩大，并且運(yùn)動平穩(wěn)。(3). CNC機(jī)床能夠長時間連續(xù)無人看管下自動進(jìn)行加工，因此穩(wěn)定和可靠性極為重要，所以，無論數(shù)控裝置，伺服系統(tǒng)的電路或者機(jī)械結(jié)構(gòu)都需要十分穩(wěn)定可靠。二、伺服系統(tǒng)分類： 按驅(qū)動元件驅(qū)動元件劃分：步進(jìn)電液扭矩放大器伺服系統(tǒng)；功率步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)；電液伺服閥-液動機(jī)伺服系統(tǒng)；直流伺服電機(jī)伺服系統(tǒng)；交流伺服電機(jī)伺服系統(tǒng)。 按控制方式控制方式劃分：開環(huán)控制伺服系統(tǒng)；閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)；半閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)。1. 開環(huán)伺服系統(tǒng)位置控制模塊速度控制單元

3、步進(jìn)電機(jī)工作臺指令信號滾珠絲杠聯(lián)軸器 以步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動元件的開環(huán)伺服系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控中應(yīng)用廣泛，顯著特點(diǎn)是沒有反饋，開環(huán)系統(tǒng)傳動精度和動態(tài)特性，由驅(qū)動元件及驅(qū)動電源和傳動機(jī)構(gòu)來決定，因此，步進(jìn)電機(jī)的步距角精度，滾珠絲杠的螺紋導(dǎo)程精度，滾珠絲杠與螺母間的反向間隙，導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù)及導(dǎo)軌精度等，直接影響動態(tài)特性和傳動精度。 由于開環(huán)伺服系統(tǒng)把各個環(huán)節(jié)的誤差累計起來，因而不易達(dá)到高的傳動精度和較好的動態(tài)特性，步進(jìn)電機(jī)的最高工作頻率又限制了進(jìn)給速度的提高，所以開環(huán)伺服系統(tǒng)適用于對精度、速度等特性要求不高的中小型數(shù)控機(jī)床。2.閉環(huán)伺服系統(tǒng)位置調(diào)節(jié)器速度調(diào)節(jié)器功率驅(qū)動伺服電機(jī)速度反饋位置反饋指

4、令信號伺服電機(jī)工作臺位置檢測-+- 閉環(huán)伺服系統(tǒng)工作原理是把位置測量元件的檢測信號反饋到輸入端與輸出信號進(jìn)行比較，比較后的差值經(jīng)調(diào)節(jié)、放大用來驅(qū)動伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過絲杠帶動工作臺向減小誤差方向移動，直至使誤差值趨于零，工作臺才停止移動。 在閉環(huán)系統(tǒng)中，現(xiàn)在使用純電氣性閉環(huán)系統(tǒng)，電液系統(tǒng)已不再使用。 70年代初期，研制出來性能優(yōu)越的寬調(diào)速直流伺服電機(jī)。 90年代研制出交流伺服電動機(jī)，由于其過載能力強(qiáng)，低速時輸出力矩大，調(diào)速范圍寬，體積小，維護(hù)方便，且成本隨應(yīng)用范圍擴(kuò)大而逐漸降低，因此，在國內(nèi)外占據(jù)很大優(yōu)勢。3 半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 位置調(diào)節(jié)器速度調(diào)節(jié)器功率驅(qū)動伺服電機(jī)工作臺速度反饋位置反饋+-+-滾珠

5、絲杠 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)所不同之處，位置檢測元件放在伺服電機(jī)或絲杠上，把工作臺、導(dǎo)軌、絲杠甩出去，不包括在閉環(huán)內(nèi)，優(yōu)點(diǎn)：容易調(diào)整。第二節(jié) 伺服驅(qū)動元件 伺服驅(qū)動元件是伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，影響伺服精度，影響動態(tài)性能。因而，對伺服驅(qū)動元件有如下要求；（1）調(diào)速范圍寬，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給速度范圍從單步點(diǎn)動到每分鐘幾十米，要求伺服系統(tǒng)具有很寬的調(diào)速范圍，速比要求在1：10000以上，并且低速運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。（2）動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)反應(yīng)速度直接影響到系統(tǒng)品質(zhì)， 要求執(zhí)行元件加速特性好，即：動態(tài)響應(yīng)快。 （3）負(fù)載特性硬，在切削加工過程中負(fù)載有較大變化時，驅(qū)動元件特性應(yīng)不受影響，低速運(yùn)動時，應(yīng)有足夠的負(fù)載能力。驅(qū)動元件應(yīng)

6、具有和負(fù)載匹配的特性，M/J比值越大，特性越好。（4）能夠頻繁啟動、停止、反轉(zhuǎn)。（5）噪聲小，震動小，壽命長，維修方便。 目前，經(jīng)常使用的有：步進(jìn)電機(jī)，功率步進(jìn)電機(jī)，寬調(diào)速直流伺服電機(jī)，交流伺服電機(jī)，他們各有特點(diǎn)，從發(fā)展情況來看，自從出現(xiàn)了寬調(diào)速直流伺服電機(jī)，由于種種優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際的應(yīng)用中越來越多，那些要求性能高、精度高的場合，都使用寬調(diào)速直流、交流伺服電機(jī)，而只有在一些性能要求不高、精度低、成本低的場合使用功率步進(jìn)電機(jī)和小功率步進(jìn)電機(jī)。一、步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)是一種把脈沖電信號變?yōu)橄鄳?yīng)角位移的數(shù)字/模擬變換器，每個脈沖指令，就有一個步距角的轉(zhuǎn)動。 一般電機(jī)都是連續(xù)轉(zhuǎn)動的，而步進(jìn)電機(jī)則每當(dāng)電機(jī)繞組

7、接收一個脈沖時，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個相應(yīng)的角度，稱為一個步距，在低速運(yùn)行時，明顯可見到電機(jī)軸是一步一步地轉(zhuǎn)動的，因此，稱為步進(jìn)電機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)角位移量和輸入脈沖的個數(shù)嚴(yán)格成正比，在時間上與輸入脈沖同步，因此，只要控制輸入脈沖的數(shù)量，脈沖的頻率和電機(jī)繞組的相序，即可獲得所需轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動方向，因此，步進(jìn)電機(jī)調(diào)速范圍寬，響應(yīng)快，控制裝置簡單，在精度要求不高場合，獲得廣泛應(yīng)用，在開環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)中，大都采用步進(jìn)電機(jī)做為驅(qū)動元件。 步進(jìn)電機(jī)種類很多，在數(shù)控機(jī)床上常采用反應(yīng)式和混合式步進(jìn)電機(jī)，從結(jié)構(gòu)上看，可分為：徑向分相式和軸向分相式步進(jìn)電機(jī)，即：單定子，多定子結(jié)構(gòu)。 步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)（電阻R和電感L）特點(diǎn)，轉(zhuǎn)

8、子運(yùn)動輸出轉(zhuǎn)距，隨脈沖頻率不同，輸出轉(zhuǎn)矩有所不同，也就是步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性。 步進(jìn)電機(jī)通電方式：（1）單三拍通電方式 按A-B-C的順序使三相定子繞組依次輪流通電：轉(zhuǎn)子軸一步一步轉(zhuǎn)動，圖4-3轉(zhuǎn)子按A-B-C-A的順序通電，順時針轉(zhuǎn)動；若按A-C-B-A的順序通電，則轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動，這種通電方式，在高速時易失步，且單相繞組通電，在平衡位置易振蕩，一般很少采用這種通電方式。 （2）雙三拍通電方式： 按AB-BC-CA-AB順序通電，順時針轉(zhuǎn)動，按AC-CB-BA-AC，逆時針轉(zhuǎn)動，每步都有兩相同時通電，在狀態(tài)變換時總有一相保持通電，因而運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，輸出轉(zhuǎn)矩比單三拍通電方式要大，但發(fā)熱量大。（3）三

9、相六拍通電方式 通電按A-AB-B-BC-C-CA-A順序，順時針轉(zhuǎn)動，按A-AC-C-CB-B-BA-A，逆時針轉(zhuǎn)動，每一拍運(yùn)動總有一相保持通電，所以運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，運(yùn)轉(zhuǎn)頻率也可提高一倍，每拍轉(zhuǎn)過的角度為前面（1、2）種的一半。如果：（1）、（2）兩種情況為3，三相六拍方式為1.5，在實(shí)際使用中大多采用這種方案。二、寬調(diào)速直流伺服電機(jī) 早期數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動元件多采用液壓馬達(dá)，1959年創(chuàng)建了步進(jìn)電液馬達(dá)，體積小，反應(yīng)靈敏，在早期是中小型數(shù)控機(jī)床的開環(huán)伺服驅(qū)動中采用的動力元件，但液壓驅(qū)動，有效率低，發(fā)熱量大，噪聲大，安裝維護(hù)困難，高速時輸出扭矩迅速減小，不能過載，精度不高等一系列缺點(diǎn)，很難滿足生產(chǎn)

10、發(fā)展的需要，迫切尋求其它性能更好的伺服驅(qū)動元件。 直流電機(jī)便于調(diào)速，有較高的機(jī)械特性，所以直流電動機(jī)很早就用于機(jī)床主運(yùn)動系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，但是，一般的直流電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量過大，而輸出扭矩相對過小，扭矩慣量比M/J小，動態(tài)特性較差，尤其在低速運(yùn)轉(zhuǎn)下，更為突出，只能用做主運(yùn)動系統(tǒng)中，不宜用作進(jìn)給伺服電機(jī)。 60年代初，研制出了小慣量直流伺服電機(jī)，其轉(zhuǎn)動慣量小，反應(yīng)靈敏，動態(tài)特性好，在許多場合代替了液壓伺服驅(qū)動系統(tǒng)。 小慣量直流伺服電機(jī)缺點(diǎn)：電機(jī)轉(zhuǎn)子直徑小，熱時間常數(shù)小，過載能力差，轉(zhuǎn)子慣量小，而機(jī)床工作臺慣量大，需要根據(jù)轉(zhuǎn)矩/慣量匹配，設(shè)置精密齒輪副才能匹配。 到70年代研制成功了大慣量寬調(diào)

11、速直流伺服電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量大，動態(tài)特性相對較高，它既有一般直流電機(jī)的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，又具有小慣量直流伺服電機(jī)的快速響應(yīng)特性，具有較好的輸出轉(zhuǎn)矩/慣量的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，易與機(jī)床慣量匹配，能較好地滿足數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動的各項(xiàng)要求。 大慣量寬調(diào)速直流伺服電機(jī)在80年代末以前一直是國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床上廣泛應(yīng)用的驅(qū)動元件。 寬調(diào)速直流伺服電機(jī)，結(jié)構(gòu)與一般直流電機(jī)有區(qū)別，分為：電激磁，永久磁鐵激磁兩種結(jié)構(gòu)， 目前，永磁材料性能不斷提高，成本逐漸下降，因而永久磁鐵結(jié)構(gòu)用得較多。寬調(diào)速直流伺服電機(jī)性能特點(diǎn)：（1）電機(jī)輸出力矩大，能直接驅(qū)動絲杠，中間不必用齒輪降速，對提高機(jī)床精度有利。（2）電機(jī)過載能力強(qiáng)。（3）動態(tài)響應(yīng)性能好

12、，電機(jī)定子采用高性能永磁材料，具有很高的矯頑力，提高了電機(jī)效率，沒有勵磁損耗，能產(chǎn)生10-15倍的瞬時轉(zhuǎn)距，而不出現(xiàn)退磁現(xiàn)象，從而使動態(tài)響應(yīng)性能大大提高。（4）低速運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。（5）易于調(diào)速。 寬調(diào)速直流伺服電機(jī)雖然具有上述優(yōu)點(diǎn)，但并不是十分完美，其運(yùn)行調(diào)整就不如步進(jìn)電機(jī)簡便，快速響應(yīng)性能不如小慣量伺服電機(jī)；電機(jī)轉(zhuǎn)子采用良好絕緣， 耐溫可高達(dá)150 -200，由于轉(zhuǎn)子上有繞組，高溫?zé)崃客ㄟ^轉(zhuǎn)子直接傳到絲杠，若不采取措施，熱量傳到絲杠影響機(jī)床精度，響應(yīng)時間較慢，有滯后現(xiàn)象，對加工和定位精度有一定影響，不宜應(yīng)用于精度要求太高的機(jī)床，此外，電機(jī)電刷容易磨損，維修、保養(yǎng)也有一定問題，鑒于上述存在的這些缺

13、點(diǎn)，90年代以后，人們又研制成了交流伺服電機(jī)。三、交流伺服電機(jī) 早在60年代末，隨著電子學(xué)和電子技術(shù)的發(fā)展，已實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體變流技術(shù)的交流調(diào)速系統(tǒng)，70年代以來，隨著大規(guī)模集成電路和計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，為交流伺服的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，特別是矢量控制技術(shù)的應(yīng)用使交流伺服驅(qū)動逐步具備了調(diào)速范圍寬，穩(wěn)速精度高，動態(tài)響應(yīng)快，可逆運(yùn)行，等良好技術(shù)性能，在調(diào)速性能方面已經(jīng)可以與直流伺服驅(qū)動媲美，因此，自從90年代以后，交流伺服電機(jī)在調(diào)速性能，可靠性方面，不斷完善，價格也在不斷降低，它已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動元件的主宰。 交流伺服電機(jī)采用全封閉無電刷結(jié)構(gòu)，可以適應(yīng)工廠惡劣的環(huán)境（油

14、、氣、切削液、灰塵），不需要定期檢查和維修，具有充分的可靠性，定子結(jié)構(gòu)緊湊，外型小，重量只有同類直流伺服電機(jī)的75%-90%，輕很多，定子結(jié)構(gòu)有許多特點(diǎn)，線圈繞在定子鐵心上，絕緣可靠，磁場均勻，可以對定子鐵心直接冷卻，散熱效果好，因此，傳給機(jī)械部分的熱量少，提高了整個系統(tǒng)的可靠性，采用具有精密磁極形狀的永久磁鐵，從而可實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩/慣量比，動態(tài)響應(yīng)特性好，運(yùn)行平穩(wěn)。轉(zhuǎn)子軸上，可安裝高精度的脈沖編碼器、測速發(fā)電機(jī)或感應(yīng)同步器作為檢測元件，因而，交流伺服電機(jī)以其高性能，大容量，在機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中有絕對統(tǒng)治地位，受到廣泛重視和全面應(yīng)用。第三節(jié)第三節(jié) 位置測量元件位置測量元件一、對檢測裝置的要求一、對

15、檢測裝置的要求 要求：工作可靠，易于調(diào)整維修，成本低廉，檢測精度高，穩(wěn)定工作。 位置測量元件提供執(zhí)行元件的實(shí)際位置的電信息，可以測量直線位移和角位移。 在開環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)中，沒有相應(yīng)的位置測量元件，因?yàn)椴恍枰答仭?在閉環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)中，位置測量元件則是不可缺少的重要組成部分，它測量實(shí)際位移量，發(fā)出反饋信號，并與給定值進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)或半閉環(huán)數(shù)字控制，其測量精度對整個位置環(huán)的伺服精度有著決定性的影響。不同類型的數(shù)控機(jī)床對測量元件的檢測精度要求及允許最高位移速度各有不同，一般要求線位移的分辨率在0.001-0.01mm之間，磨床0.0001mm，速度1-10000mm/min，測量角位移0

16、.001 0.01。二、檢測裝置的分類 直線型：光柵尺，感應(yīng)同步器，磁尺，激 光干涉儀。增量式：回轉(zhuǎn)型：圓光柵，圓感應(yīng)同步器，旋轉(zhuǎn)變壓器，圓磁柵。絕對式：直線型：三速式感應(yīng)同步器，絕對式磁尺 回轉(zhuǎn)型：多極旋轉(zhuǎn)變壓器，編碼盤。絕對零位式：零光柵。三、脈沖編碼器1脈沖編碼器分類與結(jié)構(gòu) 脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器，能把機(jī)械轉(zhuǎn)角變成脈沖，是數(shù)控機(jī)床上使用很廣泛的位置檢測裝置，同時也用于檢測速度，作為速度檢測裝置。 脈沖編碼器分為：光電式，接觸式，電磁式。 從測量精度和可靠性方面來看，光電式編碼器優(yōu)于其它兩種，在數(shù)控機(jī)床上主要使用光電式脈沖編碼器。伺服電機(jī)伺服電機(jī)圓光柵光敏元件指示光柵聯(lián)軸器電路板

17、光源玻璃片照相制版軸承 在一個玻璃圓盤的圓周上刻有相等間距線，分為透明和不透明部分，稱為圓光柵，圓光柵與工作軸一起旋轉(zhuǎn)，與圓光柵相對平行放置一個固定的扇形，稱為指示光柵，在上面刻有1/4周節(jié)的二個狹縫，在同一圓周稱為辯向狹縫，此外在上面還有一個零位狹縫，脈沖編碼器的軸，通過一個十字滑塊聯(lián)軸器與伺服電機(jī)軸相連，由法蘭盤固定在電機(jī)端面上，罩上一個防護(hù)罩，構(gòu)成一個完整的檢測裝置。光電脈沖編碼器的工作原理當(dāng)圓光柵旋轉(zhuǎn)時，光線透過兩個光柵的透明部分，形成明暗相間的條紋，光電元件接收這些明暗相間的光電信號，轉(zhuǎn)換為交變的電信號，電信號為兩組近似于正弦波的電信號，A B兩相之間相位差90，經(jīng)過放大整型形成脈沖

18、方波，此外，還有1脈沖/轉(zhuǎn)的光柵信號，稱為相脈沖，脈沖用來產(chǎn)生機(jī)床基準(zhǔn)點(diǎn)。3光電脈沖編碼器的應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床上，用在數(shù)字比較的伺服系統(tǒng)中，作為位置檢測裝置，將檢測信號反饋給數(shù)控裝置的位置環(huán)節(jié)。光電脈沖編碼器將位置檢測信號反饋到CNC裝置有兩種方式：一是適應(yīng)帶加減計數(shù)要求的可逆計數(shù)器，形成加計數(shù)脈沖和減計數(shù)脈沖。二是適應(yīng)有計數(shù)控制和計數(shù)要求的計數(shù)器，形成方向控制信號和計數(shù)脈沖。四、絕對值編碼器1.工作原理、分類 絕對值編碼器是一種直接編碼和直接測量的檢測裝置，它能檢測指示絕對位置，沒有積累誤差，電源切除后，信息不丟失。 從編碼器使用的計數(shù)制式來分： 二進(jìn)制編碼 二進(jìn)制循環(huán)碼 二十進(jìn)制碼 從結(jié)構(gòu)原理

19、來分：接觸式 光電式 電磁式 最常用的是光電式二進(jìn)制循環(huán)碼編碼器。 碼盤上有許多同心圓，它代表這種計數(shù)制式的1位，每個同心圓上有透光與不透光部分或?qū)щ娕c絕緣部分，透光為1，不透光為0，這樣組成了不同的圖案，在徑向，若干同心圓組成的圖案代表了某一絕對計數(shù)值，碼盤每轉(zhuǎn)一個角度，計數(shù)圖案按二進(jìn)制編碼規(guī)律變化，葛萊碼的計數(shù)圖案的切換每次只改變一位，誤差可以控制在一個單位內(nèi)。2混合式絕對值編碼器工作原理 這種編碼器是把增量值碼與絕對值碼同做在一塊碼盤上，在圓盤的外圈是高密度的增量條紋，中間有四個碼道組成的絕對式的四位葛萊碼，每1/4同心圓被葛萊碼分割成16個等分段，在圓盤最里面有一個每轉(zhuǎn)信號的狹縫，該種

20、碼盤的工作原理是三計數(shù)，從里到外粗、中、精計數(shù)。 碼盤的轉(zhuǎn)數(shù)由對一轉(zhuǎn)/脈沖的計數(shù)表示，在一轉(zhuǎn)以內(nèi)的角度位置，由葛萊碼的416不同數(shù)值表示，每1/4圓葛萊碼的細(xì)分，由外圈增量碼來完成。 第四節(jié) 伺服系統(tǒng)設(shè)計 在設(shè)計伺服進(jìn)給系統(tǒng)時，應(yīng)使機(jī)床工作臺及其傳動機(jī)構(gòu)的剛度、間隙、摩擦、轉(zhuǎn)動慣量盡可能達(dá)到最佳值，以提高伺服系統(tǒng)的快速響應(yīng)性，應(yīng)合理選定脈沖當(dāng)量值的大小和調(diào)速范圍，以保證加工零件的精度，表面質(zhì)量和工作效率。一、傳動設(shè)計 在開環(huán)系統(tǒng)中，一般都是由步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動元件，脈沖當(dāng)量由步進(jìn)電機(jī)步距角，滾球絲杠導(dǎo)程和齒輪減速比來決定： 脈沖當(dāng)量其中： i 傳動比 步進(jìn)電機(jī)步距角 L 滾珠絲杠導(dǎo)程 脈沖當(dāng)量大

21、小直接影響加工精度，一般精度，=0.01mm/脈沖，較高精度，=0.005mm/脈沖，高精度，=0.0001mm/脈沖。i*360*。l 確定脈沖當(dāng)量：是選湊滾珠絲杠導(dǎo)程L，步進(jìn)電機(jī)步距角和降速比I的過程，也是綜合考慮機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的剛度、慣性和效率的過程，需要多方兼顧各種要求，多次調(diào)整，才能定下來。（1）滾珠絲杠導(dǎo)成L選定 導(dǎo)程L、螺旋升角、滾珠絲杠直徑D，他們之間關(guān)系如下： =tan-1 L(*D) 螺旋升角與絲杠副效率有關(guān)： 330，90% 22085% 330，明顯下降DLtg1（2）步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率和步距角的選定 在選定步進(jìn)電機(jī)型號時，既要滿足脈沖當(dāng)量的要求，又要兼顧對工作臺快速運(yùn)動要求，步距角和最高工作頻率由步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)來確定，步距角應(yīng)選小一些的數(shù)值，最高工作頻率越高越好，步距角和最高工作頻率的乘積表明了工作臺的最高工作速度。（3）減速齒輪的速度比確定i與確定脈沖當(dāng)量有關(guān)，與工作臺特性有關(guān)，i取大些，可以減小工作臺慣量對加速度特性的影響，因此，在確定i時，既要符合確定脈沖當(dāng)量值的要求，又要使歸算到電機(jī)上的轉(zhuǎn)動慣量盡量小，以減小工作臺慣量對加速度特性影響，獲得較大的加速度。二、動力設(shè)計伺服系統(tǒng)動力設(shè)計必須保證工作臺在速度變化情況下，在快速驅(qū)動時，在切削加工時，提供足夠的轉(zhuǎn)矩和