數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng).課件

1、第八章 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)淮海工學(xué)院 一、伺服系統(tǒng)的組成 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)按其功能可分為： 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 主軸伺服系統(tǒng) 主軸伺服系統(tǒng)用于控制機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。 7.1概述淮海工學(xué)院進(jìn)給伺服系統(tǒng)是以機(jī)床移動(dòng)部件（如工作臺(tái)）的位置和速度作為控制量的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 伺服驅(qū)動(dòng)裝置 組成 伺服電機(jī) 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 執(zhí)行部件7.1概述淮海工學(xué)院 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的作用： 1、接受數(shù)控裝置發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令信號。 2、由伺服驅(qū)動(dòng)裝置作一定的轉(zhuǎn)換和放大。 3、經(jīng)伺服電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的工作臺(tái)等執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給或快速運(yùn)動(dòng)。 7.1概述淮海工學(xué)院進(jìn)給伺服系統(tǒng)功能： 根據(jù)指令信號精確地控制執(zhí)行部件

2、的運(yùn)動(dòng)速度與位置，以及幾個(gè)執(zhí)行部件按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)所合成的運(yùn)動(dòng)軌跡。7.1概述淮海工學(xué)院 二、 對伺服系統(tǒng)的基本要求 1. 位移精度高 2. 穩(wěn)定性好 3. 快速響應(yīng) 4. 調(diào)速范圍寬 5. 低速大扭矩7.1概述淮海工學(xué)院三、伺服系統(tǒng)的分類 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)按其控制原理和有無位置反饋裝置分為： 開環(huán)伺服系統(tǒng) 閉環(huán)伺服系統(tǒng)按其用途和功能分為： 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7.1概述淮海工學(xué)院按驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的動(dòng)作原理分為電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電氣伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 直線電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)7.1概述淮海工學(xué)院 （一）開環(huán)伺服系統(tǒng) 開環(huán)伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件；沒有位置反饋回

3、路和速度反饋回路； 設(shè)備投資低，調(diào)試維修方便，但精度差，高速扭矩?。?用于中、低檔數(shù)控機(jī)床及普通機(jī)床改造。7.1概述淮海工學(xué)院圖7-1開環(huán)伺服系統(tǒng)7.1概述淮海工學(xué)院（二）閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)的位置檢測裝置安裝在機(jī)床的工作臺(tái)上； 檢測裝置構(gòu)成閉環(huán)位置控制。 閉環(huán)方式被大量用在精度要求較高的大型數(shù)控機(jī)床上。 7.1概述淮海工學(xué)院圖7-2閉環(huán)伺服系統(tǒng)7.1概述淮海工學(xué)院（三）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)位置檢測元件安裝在電動(dòng)機(jī)軸上或絲杠上，用以精確控制電機(jī)的角度，為間接測量；坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈有一部分在位置閉環(huán)以外，其傳動(dòng)誤差沒有得到系統(tǒng)的補(bǔ)償；半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的精度低于閉環(huán)系統(tǒng)。適用于精度要求適中的中小型數(shù)控

4、機(jī)床。7.1概述淮海工學(xué)院 圖7-3 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)7.1概述淮海工學(xué)院四、 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)與主軸驅(qū)動(dòng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)包括 速度控制環(huán) 位置控制環(huán) 用于數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)或刀架坐標(biāo)的控制系統(tǒng)。 主軸伺服系統(tǒng)控制機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。7.1概述淮海工學(xué)院五、交流伺服電機(jī)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子慣量比直流電機(jī)小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。容易維修，制造簡單適合于在較惡劣環(huán)境中使用，易于向大容量、高速度方向發(fā)展性能優(yōu)異，已達(dá)到或超過直流伺服系統(tǒng)，交流伺服電機(jī)已在數(shù)控機(jī)床中得到廣泛應(yīng)用。 7.1概述淮海工學(xué)院7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置一、步進(jìn)電機(jī)工作原理 步進(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)是典型的開環(huán)控制系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)受驅(qū)動(dòng)線路控制，將進(jìn)給脈沖序列轉(zhuǎn)

5、換成為具有一定方向、大小和速度的機(jī)械轉(zhuǎn)角位移，并通過齒輪和絲杠帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。淮海工學(xué)院圖74 步進(jìn)電機(jī)淮海工學(xué)院淮海工學(xué)院圖7-6 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)： 定子 轉(zhuǎn)子7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置淮海工學(xué)院圖7-7 步進(jìn)電機(jī)工作原理淮海工學(xué)院二、步進(jìn)電機(jī)的主要性能指標(biāo)1. 步距角和步距誤差 2. 靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與矩角特性3起動(dòng)矩頻特性4.空載起動(dòng)頻率fq(步s)5. 運(yùn)行矩頻特性6. 矩頻特性與動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩 7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置淮海工學(xué)院三 步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)線路完成由弱電到強(qiáng)電的轉(zhuǎn)換和放大，也就是將邏輯電平信號變換成電機(jī)繞組所需的具有一定功率的電流脈沖信號。 脈沖發(fā)生器驅(qū)

6、動(dòng)控制電路組成 環(huán)形分配器 功率放大器7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置淮海工學(xué)院四、開環(huán)控制步進(jìn)式伺服系統(tǒng)的工作原理工作臺(tái)位移量的控制工作臺(tái)進(jìn)給速度的控制3. 工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向的控制 7.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置淮海工學(xué)院7.3 交流伺服系統(tǒng) 一、數(shù)控機(jī)床用交流電機(jī) 交流伺服系統(tǒng)按電機(jī)種類： 同步型 異步型（感應(yīng)電機(jī)） 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)中多采用永磁式同步電機(jī)?；春９W(xué)院二、交流電機(jī)的速度控制交流電機(jī)的調(diào)速交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式為： （r/min） (7-7)式中 f1定子電源頻率（Hz）； p磁極對數(shù)； s轉(zhuǎn)差率。 7.3 交流伺服系統(tǒng)淮海工學(xué)院 三、交流電機(jī)的變頻調(diào)速變頻調(diào)速的主要環(huán)節(jié)是能為交流電機(jī)提供變頻電源的變頻器。變頻器的功用將頻率固定（電網(wǎng)頻率為50Hz）的交流電，變換成頻率連續(xù)可調(diào)（0400Hz）的交流電。變頻器可分為 交-