第6章數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)1和數(shù)控機(jī)床編程及加工

第六章數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)

第一節(jié)概述

第二節(jié)開(kāi)環(huán)步進(jìn)電機(jī)

第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置

第四節(jié)閉環(huán)伺服系統(tǒng)

第五節(jié)閉環(huán)伺服系統(tǒng)分析?第一節(jié)

概述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是指以位置和速度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)的性能，在很大程度上決定了現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的性能。如：數(shù)控機(jī)床的最高移動(dòng)速度、跟蹤精度、定位精度等重要指標(biāo)均取決于伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)性能。數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)是一種位置控制系統(tǒng)，分為開(kāi)環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)三種。?一、數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服系統(tǒng)的要求1、精度高脈沖當(dāng)量越小，機(jī)床的精度越高。0.01-0.001mm;2、快速響應(yīng)特性好快速響應(yīng)是伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的標(biāo)志之一。達(dá)到最大穩(wěn)態(tài)速度的時(shí)間要求在200ms以?xún)?nèi)。

3、調(diào)速范圍大調(diào)速范圍：電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速Nmax和最低轉(zhuǎn)速Nmin之比。要求應(yīng)大于：1:10000

4、負(fù)載特性要硬當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，輸出速度應(yīng)基本不變。5、系統(tǒng)可靠性要好

?二、數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本組成數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)是由：伺服電路、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及執(zhí)行部件組成。進(jìn)給指令比較控制環(huán)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制單元執(zhí)行元件機(jī)床反饋檢測(cè)單元?三、數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的分類(lèi)按其用途和功能分為：

進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)按其控制原理和有無(wú)反饋環(huán)節(jié)分：

開(kāi)環(huán)系統(tǒng)、閉環(huán)系統(tǒng)和半閉環(huán)系統(tǒng)按驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的動(dòng)作原理分為：

電液伺服系統(tǒng)和電氣伺服系統(tǒng)。其中電氣伺服系統(tǒng)又可分為直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。?1、

開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制進(jìn)給系統(tǒng)特點(diǎn)（1）開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)①結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，調(diào)試、維修、使用方便、成本低②無(wú)位置反饋環(huán)節(jié)，系統(tǒng)穩(wěn)定；③速度及精度較低。驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)電機(jī)工作臺(tái)CNC指令脈沖開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖?（2）半閉環(huán)與閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，安裝調(diào)試比較麻煩；②加工精度高，速度快。

+指令位置檢測(cè)測(cè)量與反饋-速度控制單元位置調(diào)節(jié)器伺服電機(jī)工作臺(tái)半閉環(huán)控制?（3）閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)?2、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)與主軸驅(qū)動(dòng)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)用于數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)或刀架坐標(biāo)的控制系統(tǒng)，控制機(jī)床各坐標(biāo)軸的切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并提供切削過(guò)程的轉(zhuǎn)矩。主軸驅(qū)動(dòng)控制機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為機(jī)床主軸提供驅(qū)動(dòng)率和所需的切削力。?3、直流伺服驅(qū)動(dòng)與交流伺服驅(qū)動(dòng)直流大慣量伺服電機(jī)有良好的寬調(diào)速性能。輸出轉(zhuǎn)矩大，過(guò)載能力強(qiáng)，由于電機(jī)慣性與機(jī)床傳動(dòng)部件的慣量相當(dāng)，構(gòu)成閉環(huán)后易于調(diào)整。直流中小慣量伺服電機(jī)適于數(shù)控機(jī)床對(duì)于頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)，快速定位、切削的要求。交流電機(jī)的一個(gè)最大優(yōu)點(diǎn)是交流容易維修，制造簡(jiǎn)單，易于向大容量、高速度方向發(fā)展。缺點(diǎn):電刷和換向?????四、數(shù)控系統(tǒng)常用伺服電機(jī)

1、步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置，在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床上用；2、改進(jìn)型直流電機(jī)在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性較普通直流電機(jī)所改變，早期使用；3、小慣量直流電機(jī)減小電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，獲得好的快速性，早期使用；4、永磁直流伺服電機(jī)能在較大過(guò)載轉(zhuǎn)矩下長(zhǎng)期工作；可在低速下(1r/mmr/mm)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。70年代—80年代中期廣泛應(yīng)用，目前還在使用；?5、無(wú)刷直流電機(jī)：

實(shí)質(zhì)是交流調(diào)速電機(jī)的一種。性能達(dá)到直流電機(jī)的水平，又取消換向器及電刷部件，電機(jī)壽命提高一個(gè)數(shù)量級(jí)；6、交流調(diào)速電機(jī)：

自80年代中期開(kāi)始，以異步電機(jī)和永磁同步電機(jī)為基礎(chǔ)的交流進(jìn)給驅(qū)動(dòng)得到迅速的發(fā)展，是進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的一個(gè)發(fā)展方向。?第二節(jié)開(kāi)環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)

一、步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移；角位移量與電脈沖數(shù)成正比；轉(zhuǎn)速與電脈沖頻率成正比。1、步進(jìn)電機(jī)的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)（1）分類(lèi)?分類(lèi)方式具體類(lèi)型按力矩產(chǎn)生的原理1）反應(yīng)式：轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，由被激磁的定子繞組產(chǎn)生反應(yīng)力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行。2）激磁式：定、轉(zhuǎn)子均有激磁繞組，由電磁力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行按輸出力矩大小1）伺服式：力矩小，只能驅(qū)動(dòng)較小的負(fù)載2）功率式：輸出力矩大，可直接驅(qū)動(dòng)工作態(tài)等較大的負(fù)載。按定子數(shù)1）單定子式2）雙定子式3）三定子式4）多定子式按各組繞組分布1）徑向分相式：電機(jī)各相按圓周依次排列2）軸向分向式：電機(jī)各相按軸向依次排列??????SB-58-1型五定子軸向分相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。?2、反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理1）電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于繞組與電源接通或斷開(kāi)的變化頻率；2）電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向取決于繞組通電的順序；3）電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角度取決于通電的次數(shù)。?4）電動(dòng)機(jī)定子繞組每改變一次通電方式——稱(chēng)為一拍5）每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度——步距角αo上述通電方式稱(chēng)為：三相單三拍。（三相三拍）單——每次通電時(shí)，只有一相繞組通電；雙——每次通電時(shí)，有兩相繞組通電；三拍——經(jīng)過(guò)三次切換繞組的通電狀態(tài)為一個(gè)循環(huán)；除此之外的通電方式還有：三相雙三拍：AB—BC—CA—AB三相單雙六拍：A—AB—B—BC—C—CA—A??設(shè)步進(jìn)電機(jī)的定子繞組有m相；轉(zhuǎn)子齒數(shù)為Z齒；通電方式系數(shù)為k

則每輸入一個(gè)脈沖電信號(hào)，轉(zhuǎn)子的步距角αo有：

通電拍數(shù)相同時(shí)k=1；不同時(shí)k=2。

步進(jìn)電機(jī)的步距角越小，位置精度越高。

由上式知道：磁極數(shù)越多，轉(zhuǎn)子齒數(shù)越多，步距角就越小。m:相數(shù),z:齒數(shù);k:m相m拍時(shí)k取1,m相2m拍時(shí)k取2;?

最常見(jiàn)的一種小步距角三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)如圖所示。

?設(shè)定子有A、B、C三相繞組，轉(zhuǎn)子上均勻分布40個(gè)齒，定子上每個(gè)極有5個(gè)齒，與轉(zhuǎn)子上的齒寬和齒距相同采用單三拍運(yùn)行方式：三相六拍運(yùn)行方式：若輸入一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)，故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n為：如果每秒輸入f個(gè)脈沖，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子每秒鐘轉(zhuǎn)f——控制脈沖的頻率?定子和轉(zhuǎn)子都分為5段，呈軸向分布；有16個(gè)齒均勻分布在圓周上，齒距=360o/16=22.5o；各相定子彼此徑向錯(cuò)開(kāi)1/5個(gè)齒的齒距；SB-58-1型五定子軸向分相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。?如按5相5拍通電，則步距角為：如按5相10拍通電，即AB—ABC—BC—BCD—CD—CDE…….，步距角為：?例如：110BF003代表該步進(jìn)電機(jī)為反應(yīng)式，外徑110mm，三相控制繞組反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)表示：××××××定子繞組相數(shù)BF：反應(yīng)式BGY：混合式電動(dòng)機(jī)外徑（單位：mm）?3、步進(jìn)電機(jī)工作特點(diǎn)：1）步進(jìn)電機(jī)受脈沖電流的控制，轉(zhuǎn)子的角位移和角速度與輸入脈沖的數(shù)量和脈沖頻率成正比，改變相的通電順序可以改變步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向；2）步進(jìn)電機(jī)有自整角能力，不需機(jī)械制動(dòng)；3）步距無(wú)累積誤差；4）步進(jìn)電機(jī)的效率低，脈沖當(dāng)量不能太小，調(diào)速范圍不大。?四、步進(jìn)電機(jī)的主要特性1、步距誤差步距誤差直接影響執(zhí)行部件的定位精度。單相通電時(shí)，步距誤差由定子和轉(zhuǎn)子的分齒精度和各相定子錯(cuò)位角度的精度確定；多相通電時(shí)，步距誤差還和各相電流的大小、磁路性能等因素有關(guān)。?2、單相通電的矩角特性單相通電時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角之間的關(guān)系稱(chēng)為單相通電時(shí)的矩角特性。其大至上是一條正弦曲線。Mjmax---最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩,表明了電機(jī)能承受的最大靜態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩。各相繞組單相通電的矩角特性不能相差太大。失調(diào)角eMeMjmax?多相通電時(shí)的矩角特性，可根據(jù)單相通電的矩角特性以向量和的方式算出。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)勵(lì)磁繞組相數(shù)大于3時(shí)，多相通電多數(shù)能提高輸出轉(zhuǎn)矩。所以功率較大的步進(jìn)電機(jī)多數(shù)采用多于三相的勵(lì)磁繞組，且多相通電。步進(jìn)電機(jī)多相通電時(shí)的轉(zhuǎn)矩11.73221.732111.6181.618111.4141116543電機(jī)相數(shù)54321432132121同時(shí)通電相數(shù)?3、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Mq當(dāng)電機(jī)所帶負(fù)載ML<Mq時(shí)，電機(jī)可不失步的啟動(dòng)。ABCMqe?2、最高啟動(dòng)頻率和最高工作頻率最高啟動(dòng)頻率fg：步進(jìn)電機(jī)由靜止突然啟動(dòng)，并不失步地進(jìn)入穩(wěn)速運(yùn)行，所允許的啟動(dòng)頻率的最高值。最高啟動(dòng)頻率fg與步進(jìn)電機(jī)的慣性負(fù)載J有關(guān)。最高工作頻率：步進(jìn)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)所能接受的最高頻率。?3、輸出的轉(zhuǎn)矩——頻率特性Md(N.m)f(Hz)在步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若輸入脈沖的頻率逐漸增加，則電機(jī)所能帶動(dòng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩將逐漸下降。?五、步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)1、傳動(dòng)計(jì)算目的：計(jì)算齒輪傳動(dòng)比i，確定齒數(shù)(Z1、Z2)，以①滿(mǎn)足脈沖當(dāng)量δ的要求。②提高步進(jìn)電機(jī)的負(fù)載能力。?（1）

直線進(jìn)給系統(tǒng)已知：進(jìn)給系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量δmm；步進(jìn)電機(jī)的步距角αo；滾珠絲杠的導(dǎo)程tmm；求：

齒輪傳動(dòng)比i。?1）為了求得所需的脈沖當(dāng)量；2）滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)要求和增大轉(zhuǎn)矩的作用。步進(jìn)電機(jī)的進(jìn)給系統(tǒng)使用齒輪傳動(dòng)的作用：?（2）圓周進(jìn)給系統(tǒng)已知：脈沖當(dāng)量為δ，蝸桿為Zk頭，蝸輪為ZW點(diǎn)，則：?2、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路3、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制線路

功能：將具有一定頻率、一定數(shù)量和方向的進(jìn)給脈沖轉(zhuǎn)換成控制步進(jìn)電機(jī)各相定子繞組通斷電的電平信號(hào)。一個(gè)較完善的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制線路包括脈沖混合電路、加減速電路、環(huán)形分配器和功率放大器?（1）脈沖混合電路功能：將一些信號(hào)混合為使工作臺(tái)正向進(jìn)給的“正向進(jìn)給”信號(hào)或使工作臺(tái)負(fù)向進(jìn)給的“負(fù)向進(jìn)給”信號(hào)。（2）加減脈沖分配電路功能：從正向進(jìn)給方向的進(jìn)給脈沖指令中抵消相同數(shù)量的反方向補(bǔ)償脈沖。?（3）加減速電路由同步器、可逆計(jì)數(shù)器、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和RC變頻振蕩器組成。?包括三部分：1）升速過(guò)程（fa=fb)2）均勻過(guò)程（fa=fb

后）3）降速過(guò)程在整個(gè)過(guò)程中，進(jìn)給脈沖Pa時(shí)可逆計(jì)數(shù)器作加法計(jì)數(shù)，RC變頻振蕩器的輸出脈沖Pb

,使其作減法計(jì)數(shù)。由于RC變頻振蕩器的輸出脈沖Pb是進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)的工作脈沖，因此，經(jīng)過(guò)加法減速電路保證不會(huì)產(chǎn)生丟步。?（4）環(huán)形分配器設(shè)計(jì)環(huán)形分配器時(shí)，先確定步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)。常用的步進(jìn)電機(jī)的工作方式：運(yùn)轉(zhuǎn)方式三相三拍三相六拍四相四拍四相八拍五相五拍五相十拍拍號(hào)ABCABCABCDABCDABCDEABCDE11001001100110011000110002010110011011100110011100300101000110110001100110041000111001011110001011105001110000111100000110610110110011171001001000118110110011911001000110110011111000??（5）功率放大器由環(huán)形分配器輸出的脈沖功率很小(只有幾十毫安)，不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的繞組，需進(jìn)行功率放大，使脈沖電流達(dá)1~10A才行。?1）單電壓供電功放器缺點(diǎn)：

由于R0的存在，無(wú)功功率耗增大。適用于小功率步進(jìn)電機(jī)。?3、提高步進(jìn)伺服系統(tǒng)精度的措施（1）傳動(dòng)間隙補(bǔ)償

當(dāng)收到反向位移指令后，由間隙補(bǔ)償軟件或補(bǔ)償電路產(chǎn)生一定數(shù)量的補(bǔ)償脈沖，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)越過(guò)傳動(dòng)間隙，然后再按指令脈沖使執(zhí)行部件作準(zhǔn)確的位移。（2）螺距誤差補(bǔ)償具體做法：1）安置兩個(gè)補(bǔ)償桿分別負(fù)責(zé)正誤差和負(fù)誤差的補(bǔ)償。2）在兩個(gè)補(bǔ)償桿上，根據(jù)絲杠全程的誤差分析及上述誤差補(bǔ)償原理，設(shè)置補(bǔ)償開(kāi)關(guān)或擋塊；3）當(dāng)機(jī)床工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)，安裝在機(jī)床上的微動(dòng)開(kāi)關(guān)每于擋塊接觸一次，就發(fā)出一個(gè)誤差補(bǔ)償信號(hào)，對(duì)螺距誤差進(jìn)行補(bǔ)償，以消除螺距的累計(jì)誤差。??（3）細(xì)分線路把步進(jìn)電機(jī)的一步再分得細(xì)一些。換句話(huà)說(shuō)，采用十細(xì)分線路后，在進(jìn)給速度不變的情況下，可使脈沖當(dāng)量縮小到原來(lái)的1/10.?第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置1、檢測(cè)裝置的作用檢測(cè)裝置是數(shù)控機(jī)床閉環(huán)伺服系統(tǒng)的重要組成部分其作用是：檢測(cè)位移和速度，發(fā)送反饋信號(hào)，構(gòu)成閉環(huán)控制。

閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床的加工精度主要取決于檢測(cè)系統(tǒng)的精度。?2、數(shù)控機(jī)床對(duì)位置檢測(cè)裝置的要求1)、高的可靠性和高抗干擾性；2)、使用維護(hù)方便，適合機(jī)床運(yùn)行環(huán)境；3)、滿(mǎn)足精度與速度要求和機(jī)床工作行程的要求；4)、成本低；5)、便于與數(shù)控系統(tǒng)相聯(lián)。不同類(lèi)型數(shù)控機(jī)床對(duì)檢測(cè)裝置的精度和適應(yīng)的速度要求是不同的：

對(duì)于大型機(jī)床以滿(mǎn)足速度要求為主；對(duì)中、小型機(jī)床和高精度機(jī)床以滿(mǎn)足精度要求為主。?3、檢測(cè)裝置的分類(lèi)（1）按檢測(cè)信號(hào)的類(lèi)型分

（2）按測(cè)量方式分類(lèi)（3）按測(cè)量獲得的值來(lái)分類(lèi)絕對(duì)式測(cè)量和增量式測(cè)量：?絕對(duì)式增量式絕對(duì)式增量式絕對(duì)值式磁尺直線感應(yīng)同步器磁尺容柵編碼尺長(zhǎng)光柵直線干涉儀直線型多極旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器圓感應(yīng)同步器圓磁柵編碼盤(pán)圓光柵回轉(zhuǎn)型模擬式數(shù)字式常用位置檢測(cè)元件?一、旋轉(zhuǎn)變壓器1、旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)分為定子和轉(zhuǎn)子根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組兩種不同的引出方式分為有刷式和無(wú)刷式兩種結(jié)構(gòu)。2、旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理設(shè)加在定子繞組S1S2的激磁電壓為Vs=Vmsinωt轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為VB=KVssin=KVmsinθsinωtK：電磁耦合系數(shù)Vm：Vs的幅值Θ：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角?二、感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器是一種電磁式位置檢測(cè)元件，按其結(jié)構(gòu)分為直線式和旋轉(zhuǎn)式。直線式感應(yīng)同步器由定尺和滑尺組成（直線位移測(cè)量）旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器由定子和轉(zhuǎn)子組成。（角位移測(cè)量）1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)定尺滑尺：連續(xù)繞組正弦繞組余弦繞組定尺和滑尺的節(jié)距相同，標(biāo)準(zhǔn)型的感應(yīng)同步器的節(jié)距為：2=2mm兩相繞組在空間相差1/2個(gè)節(jié)距?2、工作原理A點(diǎn)表示滑尺繞組與定尺繞組重合，定尺繞組中的感應(yīng)電勢(shì)最大。B點(diǎn)表示兩繞組錯(cuò)開(kāi)1/4節(jié)距，感應(yīng)電勢(shì)減為零。C點(diǎn)表示兩繞組錯(cuò)開(kāi)1/2節(jié)距，感應(yīng)電勢(shì)負(fù)的最大。D點(diǎn)表示兩繞組錯(cuò)開(kāi)3/4節(jié)距，感應(yīng)電勢(shì)再次變?yōu)榱恪?滑尺在移動(dòng)一個(gè)節(jié)距的過(guò)程中，感應(yīng)同步器定尺繞組的感應(yīng)電勢(shì)近似于余弦函數(shù)變化了一個(gè)周期。設(shè)VS是加在滑尺任一繞組上的激磁交變電壓：VS=Vmsint

定尺繞組上的感應(yīng)電勢(shì)為：

VB=KVScos=KVmcossint

式中：

K----電磁耦合系數(shù)Vm---V的幅值

----反映定尺和滑尺的相對(duì)移動(dòng)的距離x?三、光柵1、光柵的種類(lèi)及結(jié)構(gòu)（1）光柵種類(lèi)按反射的原理分：

1）透視光柵在玻璃的表面制成透明與不透明間隔相等的線紋。其特點(diǎn)為：①光源可垂直入射，信號(hào)幅度大，讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單；②每毫米上的線紋數(shù)多。③玻璃易碎，熱脹系數(shù)與金屬部件不一致。?2）反射光柵在金屬的鏡面上制成全反射與漫反射間隔相等的線紋。其特點(diǎn)為：①長(zhǎng)光柵的熱脹系數(shù)容易做成與機(jī)休材料一致；②長(zhǎng)光柵的安裝和調(diào)整比較方便；③安裝面積較?。虎芤子诮娱L(zhǎng)；⑤不易碰碎；⑥形成的莫爾條紋反差較大，每毫米內(nèi)線紋不宜過(guò)多。?按形狀分：（2）光柵位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)光柵系統(tǒng)的精度主要取決于光柵的制造精度，即光柵任意兩點(diǎn)間的誤差——累積誤差。?2、光柵的工作原理（1）摩爾條紋白色代表不透光，黑色代表透光兩條刻線之間的間隔稱(chēng)為柵距。mmWW為摩爾條紋的寬度?？梢?jiàn)：摩爾條紋可將原來(lái)的很小的柵距放大。?莫爾條紋的特點(diǎn)（1）放大作用Wc——莫爾條紋寬度；ω——柵距；θ——光柵線紋間的交角。由于θ很小，Wc可以比ω大很多倍。例如：時(shí)，莫爾條紋的寬度Wc=10mm，其放大倍數(shù)相當(dāng)于1000倍，從而減化了放大電路。?（2）平均效應(yīng)起平均誤差的作用莫爾條紋是由許多根線紋組成的。如：光柵為100線/mm一條10mm長(zhǎng)的莫爾條紋由：100線/mm×10mm=1000條光柵線紋組成，光柵上線紋的間距誤差就平均化。?（3）莫爾條紋的移動(dòng)規(guī)律與柵距之間的移動(dòng)成

比例當(dāng)光柵向左、右移動(dòng)一個(gè)柵距ω，莫爾條紋也相應(yīng)地向上、下移動(dòng)一個(gè)WC。莫爾條紋的移動(dòng)有如下規(guī)律：若長(zhǎng)光柵不動(dòng)，指示光柵逆時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)一個(gè)小角度（+θ），然后向左移動(dòng)，則莫爾條紋向上移動(dòng)；反之，當(dāng)指示光柵向右移動(dòng)，條紋向下移動(dòng)。如果將指示光柵按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)一個(gè)小角度(-θ)，則情況與上述相反。?當(dāng)光柵移動(dòng)一個(gè)柵距時(shí)，摩爾條紋的亮度也變化了一個(gè)周期。E光的強(qiáng)度x位移光電接收元件?（２）光柵的辨向采用一個(gè)光電元件所得到的光柵信號(hào)只能計(jì)數(shù)，但不能辨識(shí)運(yùn)動(dòng)方向，為了確定運(yùn)動(dòng)方向，至少要有兩個(gè)光電元件。如圖所示。光電元件S1光電元件S2兩個(gè)光電元件位置間隔1/4個(gè)摩爾條紋間距。產(chǎn)生的光電強(qiáng)度相差900ExS1S2S2通過(guò)判斷S1和S2的超前或滯后來(lái)確定移動(dòng)的方向。?（3）光柵位移——數(shù)字變換電路為了提高光柵檢測(cè)裝置的精度，可以提高刻線精度和增加刻線密度。但刻線密度達(dá)200線/mm以上的細(xì)光柵刻線制造較困難，成本也高。因此，通常采用倍頻的方法來(lái)提高光柵的分辨精度，見(jiàn)圖6-26采用四倍頻方案。光電元件由四塊光電池組成，產(chǎn)生的信號(hào)，相位相差90度。該電路還將模擬位移轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。設(shè)光柵刻線的密度為：50線/mm，mm，但4倍頻后，每一脈沖都相當(dāng)于5μm，即分辨精度提高4倍。此外，還采用8、10、20倍頻及其它倍頻線路。?xE?四、脈沖編碼器脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器。它將轉(zhuǎn)角電脈沖，是一種常用的角位移傳感器。1、增量式編碼器增量式脈沖編碼器實(shí)際上就是圓光柵。在圓盤(pán)的周?chē)戏殖傻染嗟耐腹夂筒煌腹獠糠窒嚅g的輻射狀線紋，該圓盤(pán)與工作軸一起旋轉(zhuǎn)。?辨向指示光柵上有兩段線紋組A和B，每一組的線紋間節(jié)距與圓光柵相同，而A組和B組的線紋彼此錯(cuò)開(kāi)1/4節(jié)距。指示光柵固定在底座上，與圓光柵的線紋平行的放置，兩者保持一定距離。光線透過(guò)圓光柵和指示光柵的線紋，在光電元件上形成明暗交替變化的條紋，產(chǎn)生近似于正弦波的電流信號(hào)A和B，兩者的相位相差90度。?若A相超前于B相→電機(jī)作正向旋轉(zhuǎn)；

若B相超前于A相→電機(jī)作反向旋轉(zhuǎn)；

C相是一轉(zhuǎn)脈沖，產(chǎn)生機(jī)床的基準(zhǔn)點(diǎn)，又稱(chēng)零點(diǎn)脈沖。在應(yīng)用時(shí)，從脈沖編碼器輸出的A和，B和四個(gè)方波引入位置控制回路，經(jīng)辨向和乘以倍率后，變成代表位移量的測(cè)量脈沖；經(jīng)頻率一電壓變換變成正比于頻率的電壓，作為速度反饋信號(hào)，速度控制單元進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。?2、絕對(duì)值式編碼器增量式脈沖編碼有個(gè)缺點(diǎn)：在加工過(guò)程中，若遇因故障而停止加工時(shí)，一旦故障排除后，就不能找到事故前執(zhí)行部件的正確位置。采用絕對(duì)值編碼器就可以解決這個(gè)問(wèn)題。絕對(duì)式編碼器可以直接把被測(cè)轉(zhuǎn)角過(guò)位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的代碼，指示的是絕對(duì)位置而無(wú)絕對(duì)誤差。注：白色部分透光——表示’0’；黑色部分透光——表示’1’；圓盤(pán)內(nèi)端(靠軸端)是二進(jìn)制高位，外端是二進(jìn)制的低位。?（1）分類(lèi)

接觸式、光電式和電磁式等（2）工作原理

通過(guò)讀取編碼盤(pán)上的圖案來(lái)表示軸的位置。采用的編碼有：二進(jìn)制編碼、二進(jìn)制循環(huán)碼、二—十進(jìn)制碼等；（3）二進(jìn)制與二進(jìn)制循環(huán)碼的比較二進(jìn)制編碼方式的缺點(diǎn)：圖案轉(zhuǎn)移點(diǎn)不明確，容易產(chǎn)生讀數(shù)錯(cuò)誤。二進(jìn)制循環(huán)編碼：圖案的切換每次只有一位數(shù)，能把誤讀控制在一個(gè)數(shù)的單位內(nèi)，提高可靠性。?4、絕對(duì)值式編碼的特點(diǎn)1）可以直接讀出角度坐標(biāo)的絕對(duì)值；2）沒(méi)有累積誤差；3）電源切除后，位置信息不會(huì)丟失；4）允許的最高轉(zhuǎn)速比增量式編碼器高。?第四節(jié)閉環(huán)伺服系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：工作可靠、抗干擾性強(qiáng)，伺服精度高。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試、使用與維護(hù)也相對(duì)更困難。一、閉環(huán)伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件執(zhí)行元件是它的重要組成部分，它的作用是把驅(qū)動(dòng)線路的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為機(jī)械運(yùn)動(dòng)，整個(gè)伺服系統(tǒng)的調(diào)速性能、動(dòng)態(tài)特性，運(yùn)行精度均與執(zhí)行元件有關(guān)。?伺服系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行元件有如下的要求：調(diào)速范圍寬且具有良好的穩(wěn)定性，尤其是低速運(yùn)行的穩(wěn)定性和均勻性。負(fù)載特性硬，即使在低速時(shí)也有足夠的負(fù)載能力。盡可能的減少電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以提高系統(tǒng)的快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)。能夠頻繁啟、停及換向。?1、直流伺服電機(jī)（1）小慣量直流伺服電機(jī)特點(diǎn)：1）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，約為一般直流電機(jī)的1/10。2）具有良好的換向性能。3）由于轉(zhuǎn)子無(wú)槽，保證了低速運(yùn)行的穩(wěn)定性和均勻性。在轉(zhuǎn)速低達(dá)10r/min時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象。4）過(guò)載能力強(qiáng)，最大電磁轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定值的10倍。5）熱時(shí)間常數(shù)較小，容許過(guò)載的持續(xù)時(shí)間不能太長(zhǎng)。?（2）寬調(diào)速直流伺服電機(jī)它是在維持一般直流電機(jī)較大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的前提下，盡可能提高轉(zhuǎn)矩的方法來(lái)改善其動(dòng)態(tài)特性。具有快速響應(yīng)性能，即較好的輸出轉(zhuǎn)矩/慣量的比值。特點(diǎn)：

1）高轉(zhuǎn)矩2）調(diào)速范圍寬3）動(dòng)態(tài)響應(yīng)好4）過(guò)載能力強(qiáng)5）易于調(diào)試?（3）直流伺服電機(jī)的速度調(diào)節(jié)直流伺服電機(jī)的調(diào)整方法主要是調(diào)整電機(jī)電樞電壓。一般直流速度控制單元較多采用晶閘管調(diào)速系統(tǒng)和晶體管脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)速系統(tǒng)。PWM調(diào)速原理是利用脈寬調(diào)制器對(duì)大功率晶體管開(kāi)關(guān)放大器的開(kāi)關(guān)時(shí)間進(jìn)行控制，將直流電壓轉(zhuǎn)換成某一頻率的方波電壓，加到直流電機(jī)電樞兩端，通過(guò)對(duì)方波脈沖寬度的控制改變電樞兩端的平均電壓，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。?（1）PWM工作原理圖a中的開(kāi)關(guān)S周期的閉合、斷開(kāi)，開(kāi)和斷的周期是T。在一個(gè)周期內(nèi)，閉合時(shí)間為τ,若外加電源的電壓U是常數(shù)，則電源加到電機(jī)電樞上的電壓波形將是一個(gè)方波，它的平均值Ua為:

Ua=δrU。δ=τ/T,稱(chēng)為導(dǎo)通率。?當(dāng)T不變時(shí)，只要連續(xù)地改變(0~T),就可使電樞電壓的平均值由0連續(xù)變化到U，從而連續(xù)地改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。???PWM調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)：頻帶寬：截止頻率高于晶閘管，系統(tǒng)有較高的工作頻率，其開(kāi)關(guān)工作頻率多為2kHz或5KHz。電機(jī)脈動(dòng)?。狠敵鲛D(zhuǎn)矩平穩(wěn)，對(duì)低速加工有利。電源的功率因數(shù)高。動(dòng)態(tài)硬度好，系統(tǒng)具有良好的線性。?2、交流伺服電機(jī)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子慣量較直流電機(jī)小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，能在較寬的范圍內(nèi)產(chǎn)生理想的轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠。交流伺服電機(jī)的速度調(diào)節(jié)通常由調(diào)頻調(diào)速的方法實(shí)現(xiàn)。交流伺服電機(jī)變頻調(diào)速的關(guān)鍵問(wèn)題是獲得調(diào)速調(diào)壓的交流電源。實(shí)現(xiàn)調(diào)頻調(diào)壓通常采用交流—直流—交流的變換電路實(shí)現(xiàn)，其主要組成部分是電流逆變器。?二、鑒相式伺服系統(tǒng)鑒相式伺服系統(tǒng)是采用相位比較方法實(shí)現(xiàn)位置閉環(huán)及半閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng)。1、鑒相式伺服系統(tǒng)的基本組成和工作原理主要基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器、鑒相器、檢測(cè)元件及信號(hào)處理線路、脈沖調(diào)相器和執(zhí)行元件等組成。?基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器輸出一列具有一定頻率的脈沖信號(hào)，其作用是為伺服系統(tǒng)提供一個(gè)相位比較的基準(zhǔn)。脈沖調(diào)相器是將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為相位變化信號(hào)，該相位變化信號(hào)可用正弦波或方波表示。檢測(cè)元件及信號(hào)處理線路的作用是檢測(cè)工作臺(tái)的位移，并表達(dá)為基準(zhǔn)信號(hào)之間的相位差。此相位差的大小代表了工作臺(tái)的實(shí)際位移量。鑒相器的輸入信號(hào)有兩路：1.來(lái)自脈沖調(diào)相器的指令進(jìn)給信號(hào)。2.來(lái)自檢測(cè)元件及信號(hào)線路的反饋信號(hào)。這兩路信號(hào)用它們與基準(zhǔn)信號(hào)之間的相位差表示，且同頻率、同周期。鑒相器的作用是鑒別出兩個(gè)信號(hào)之間的相位差，并以與此相位差信號(hào)成正比的電壓信號(hào)輸出。鑒相器的輸出信號(hào)比較弱，需要進(jìn)行電壓和功率放大，再去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件。?2、鑒相式伺服系統(tǒng)的類(lèi)別（1）以旋轉(zhuǎn)變壓器為測(cè)量元件的半閉環(huán)伺服系,是以旋轉(zhuǎn)變壓器為測(cè)量元件，它的執(zhí)行元件是寬調(diào)速直流電機(jī)。（2）以直線式感應(yīng)同步器為測(cè)量元件的閉環(huán)伺服系統(tǒng)，與（1）的唯一區(qū)別是測(cè)量元件直接安裝在機(jī)床的工作臺(tái)。（3）以光柵為測(cè)量元件的數(shù)字相位比較伺服系統(tǒng)。它的測(cè)量元件是光柵，執(zhí)行元件是寬調(diào)速直流伺服電機(jī)。?3、鑒相式伺服系統(tǒng)的主要控制線路（1）脈沖調(diào)相器??（2）鑒相器鑒相器的主要功能是鑒別兩個(gè)輸入信號(hào)的相位差及其超前滯后關(guān)系。常用的鑒相器有兩種：二極管鑒相器：它可以鑒別正弦信號(hào)之間的相位差；門(mén)電路型鑒相器：它對(duì)方波信號(hào)之間的相位差進(jìn)行鑒別?三、鑒幅式伺服系統(tǒng)鑒幅式伺服系統(tǒng)是以位移檢測(cè)信號(hào)的幅值大小來(lái)反映機(jī)械位移的數(shù)值，并以此作為位置反饋信號(hào)與指令信號(hào)進(jìn)行比較構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。1、鑒幅式伺服系統(tǒng)的工作原理?它與鑒相式伺服系統(tǒng)的主要區(qū)別它的測(cè)量元件是以鑒幅式工作狀態(tài)進(jìn)行，可用于鑒幅式伺服系統(tǒng)的測(cè)量元件有旋轉(zhuǎn)變壓器和感應(yīng)同步器；比較器所比較的是數(shù)字脈沖量而不是相位信號(hào)。2、鑒幅式伺服系統(tǒng)的控制線路測(cè)量元件解調(diào)電路電壓頻率轉(zhuǎn)換sin/cos發(fā)生器測(cè)量元件及信號(hào)處理線路?（1）解調(diào)線路即鑒幅器它由低通濾波器、放大器和檢波器組成。（2）電壓頻率轉(zhuǎn)換器其作用是把檢波后輸出的電壓值變成相應(yīng)的脈沖序列，脈沖的方向用符號(hào)寄存器的輸出表示。（3）sin/cos發(fā)生器其任務(wù)是根據(jù)電壓頻率轉(zhuǎn)換器輸出脈沖的多少和信號(hào)，生成測(cè)量元件的激磁信號(hào)。（4）比較器作用是對(duì)指令脈沖信號(hào)和反饋脈沖信號(hào)進(jìn)行比較。（5）數(shù)模轉(zhuǎn)換器也稱(chēng)脈寬調(diào)制器它的任務(wù)是把比較的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。?四、數(shù)字、脈沖比較式伺服系統(tǒng)

目前應(yīng)用較多的是以光柵和光電編碼器作為位置檢測(cè)裝置的半閉環(huán)控制的脈沖比較伺服系統(tǒng)。1、數(shù)字脈沖比較系統(tǒng)的構(gòu)成一個(gè)具體的數(shù)字脈沖比較系統(tǒng)可以包括6個(gè)部分，也可以?xún)H由其中的某幾個(gè)部分組成。?2、數(shù)字脈沖比較系統(tǒng)的主要功能部件（1）數(shù)字脈沖---數(shù)碼轉(zhuǎn)換器1）數(shù)字脈沖轉(zhuǎn)換—數(shù)碼轉(zhuǎn)換器。最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方法可用一個(gè)可逆計(jì)數(shù)器，它將輸入的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，以數(shù)碼值輸出。二-十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器二-十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器進(jìn)位借位加減數(shù)字脈沖轉(zhuǎn)化為數(shù)碼的線路?2）數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖常用的兩種方法：a.采用減法計(jì)數(shù)器組成的線路用一個(gè)脈沖乘法器，實(shí)質(zhì)上是將輸入的二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為等值的脈沖個(gè)數(shù)輸出。減法器計(jì)數(shù)&S0全“0”數(shù)碼輸入CP分頻器與門(mén)組S0CP?（2）比較器根據(jù)功能可分為兩類(lèi)：

一是數(shù)碼比較器；二是數(shù)字脈沖比較器。?3.數(shù)字脈沖比較系統(tǒng)的工作過(guò)程用光電脈沖編碼器為測(cè)量元件的數(shù)字脈沖比較系統(tǒng)為例說(shuō)明其工作過(guò)程。若工作臺(tái)靜止、指令脈沖Pc=0。此時(shí)，反饋脈沖Pf亦為零，經(jīng)比較環(huán)節(jié)得偏差e=Pc–Pf=0,伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速給定為零。隨著指令脈沖的輸出，Pc≠

0，在工作臺(tái)未移動(dòng)前Pf

為零，e=Pc–Pf≠0.若指令脈沖為正向進(jìn)給脈沖，e﹥0,由速度控制單元驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)工作臺(tái)正面進(jìn)給。不斷比較Pc和Pf，直到e=0,工作臺(tái)停止在指令規(guī)定的位置上。反向與其類(lèi)似。?第五節(jié)閉環(huán)伺服系統(tǒng)分析一般數(shù)控機(jī)床對(duì)位置伺服系統(tǒng)有如下要求：定位速度和輪廓切削進(jìn)給速度。定位精度和輪廓切削精度。進(jìn)加工的表面粗糙度。在外界干擾下的穩(wěn)定性。這些要求取決于伺服系統(tǒng)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性。?一、開(kāi)環(huán)增益一般情況下，增益取為20~30（1/s）。K<20范圍的伺服系統(tǒng)稱(chēng)為低增益或軟伺服系統(tǒng)，多用于點(diǎn)位控制。K>20的系統(tǒng)稱(chēng)為高增益或硬伺服系統(tǒng)，應(yīng)用于輪廓加工系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的位置伺服系統(tǒng)是一個(gè)典型的二階系統(tǒng)。在典型的二階系統(tǒng)阻尼系數(shù)速度穩(wěn)態(tài)誤差e(∞)=1/K,K為開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)。?當(dāng)輸入速度突變，高增益可能導(dǎo)致輸出劇烈的變動(dòng)，還可能引起系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題。高階系統(tǒng)的穩(wěn)定性對(duì)k值范圍有要求。低增益系統(tǒng)調(diào)整比較容易，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，對(duì)擾動(dòng)不敏感，加工的表面粗糙度好。在實(shí)際系統(tǒng)中，對(duì)穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)性能都有較高的要求時(shí)，可采取非線性控制的控制方法。

如動(dòng)態(tài)響應(yīng)的開(kāi)始可取高增益值，在T不變時(shí)偏小，曲線上升變陡。在接近穩(wěn)態(tài)90%，K取低值，使接近于1，過(guò)程趨于平穩(wěn)無(wú)超調(diào)。穩(wěn)態(tài)值=0.5tx0(t)采用非線性實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)=0.9?二、位置精度位置精度在很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床的加工精度。為了保證有足夠的位置精度，一方面正確選擇系統(tǒng)中開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)的大小，另一方面對(duì)位置檢測(cè)元件提出精度的要求。位移檢測(cè)系統(tǒng)能夠測(cè)量的最小位移量稱(chēng)為分辨率，它不僅取決于檢測(cè)元件本身，也取決于測(cè)量線路?？傊?，高精度的控制系統(tǒng)必須由高精度的檢測(cè)元件作為保證。?三、調(diào)速范圍單步點(diǎn)動(dòng)作為一種輔助工作方式常在工作臺(tái)的調(diào)整中使用。死區(qū)：是指由于靜摩擦力的存在使系統(tǒng)在很小輸入下，電機(jī)克服不了摩擦力而不能轉(zhuǎn)動(dòng)。伺服系統(tǒng)在低速情況下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)進(jìn)給，則要求速度必須大于“死區(qū)”范圍。由于存在機(jī)械間隙，電機(jī)雖然轉(zhuǎn)動(dòng)，但拖板并不移動(dòng)，這些現(xiàn)象可用“死區(qū)”來(lái)表示。見(jiàn)圖6-47。?四、速度誤差系數(shù)速度誤差系數(shù)KVKV=最高進(jìn)給速度Vmax

/允許的跟隨誤差e跟隨誤差——輸入指令曲線與位置跟蹤響應(yīng)曲線之間存在的誤差。常常用“伺服滯后”來(lái)表達(dá)跟隨誤差。“伺服滯后”與“跟隨誤差”本質(zhì)是一樣的。

誤差要控制在進(jìn)度范圍內(nèi)，因?yàn)檫^(guò)大的誤差會(huì)引起工件的尺寸誤差。提高伺服系統(tǒng)的KV是至關(guān)重要的，KV愈大，系統(tǒng)的跟隨誤差小，但過(guò)大的Kv會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。?五、伺服系統(tǒng)的可靠性可靠度：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。它是評(píng)價(jià)可靠性的主要指標(biāo)之一。數(shù)控機(jī)床常用平均故障間隔時(shí)間（MTBF）作為可靠性的定量指標(biāo)。MTBF是指發(fā)生故障修理或更換零件還能繼續(xù)工作的可修復(fù)設(shè)備或系統(tǒng)，從一次故障到下一次故障的平均時(shí)間。一般數(shù)控機(jī)床的故障主要來(lái)自伺服元件及機(jī)械傳動(dòng)部分。?復(fù)習(xí)題1、數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)有什么要求？2、步進(jìn)電機(jī)有什么優(yōu)缺點(diǎn)？它適用于什么場(chǎng)合？3、簡(jiǎn)述反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作原理4、步進(jìn)電機(jī)的步距角和轉(zhuǎn)速是由什么參數(shù)決定的？5、試說(shuō)明下有關(guān)步進(jìn)電機(jī)的名詞意義：1）靜態(tài)矩角特性2）最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩?3）動(dòng)態(tài)矩頻特性4）啟動(dòng)頻率5）連續(xù)工作頻率o/3o，試問(wèn)這是什么意義？7、如果一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變大，試問(wèn)它的啟動(dòng)頻率有何變化？8、試問(wèn)步進(jìn)電機(jī)的連續(xù)工作頻率和它的負(fù)載轉(zhuǎn)矩有怎樣的關(guān)系？為什么？?9、一臺(tái)五相十拍運(yùn)行的步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子齒數(shù)Z1=48，在A相繞組中測(cè)得電流頻率為600Hz，求1）電動(dòng)機(jī)的步距角2）轉(zhuǎn)速10、實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)控制脈沖的環(huán)行分配器有哪兩種主要方法？11、簡(jiǎn)述高低壓切換驅(qū)動(dòng)電路的原理12、簡(jiǎn)述恒流斬波型驅(qū)動(dòng)電路的原理13、簡(jiǎn)述調(diào)頻調(diào)壓型驅(qū)動(dòng)電路的原理14、試述以上三種電路的優(yōu)缺點(diǎn)?15、簡(jiǎn)述選擇步進(jìn)電機(jī)的基本方法16、直流寬調(diào)電動(dòng)機(jī)有什么主要特點(diǎn)？17、數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)對(duì)位置檢測(cè)元件的主要要求是什么？18、名詞解釋?zhuān)海?）摩爾條紋（2）辨向（3）循環(huán)碼19、摩爾條紋有何特點(diǎn)？20、簡(jiǎn)述摩爾條紋測(cè)量位移的工作原理21、增量式脈沖編碼器于與絕對(duì)式脈沖編碼器是測(cè)量什么機(jī)械量的？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？?22、在絕對(duì)式脈沖發(fā)生器中碼盤(pán)采用循環(huán)碼，為什么可以在一定程度上降低制作要求，減少出錯(cuò)的概率？?數(shù)控機(jī)床編程及加工機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)數(shù)控機(jī)床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計(jì)算機(jī)上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過(guò)程校驗(yàn)程序，然后在數(shù)控機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工；結(jié)合機(jī)械加工工藝，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內(nèi)容；編程步驟。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過(guò)程、工藝參數(shù)、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)以及刀具位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機(jī)床的編程格式和能識(shí)別的語(yǔ)言記錄在程序單上的全過(guò)程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質(zhì)如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的CNC裝置對(duì)程序經(jīng)過(guò)處理之后，向機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅(qū)動(dòng)機(jī)床完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的目的數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過(guò)程；②計(jì)算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫(xiě)零件加工程序；④制作控制介質(zhì)；⑤校對(duì)程序及首件試加工。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的內(nèi)容數(shù)控編程的基本原理機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學(xué)處理編寫(xiě)程序文件制作控制介質(zhì)程序校驗(yàn)及試切數(shù)控機(jī)床OpenSoftCNC軟件介紹Op