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安徽工程科技學院機械工程系二零零六年九月班級:機制數(shù)控機床主講：劉有余第一節(jié)概述第六章數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)第二節(jié)開環(huán)步進式伺服系統(tǒng)第四節(jié)閉環(huán)伺服系統(tǒng)第三節(jié)數(shù)控機床的檢測安裝第一節(jié)概述教案171.調(diào)速范圍要寬2.精度要高3.呼應要快4.低速大轉(zhuǎn)矩5.穩(wěn)定性要好，可靠性要高。ìí?進給驅(qū)動系統(tǒng)用途和功能主軸驅(qū)動系統(tǒng)ì?ìíí???電液伺服系統(tǒng)動作原理直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)電氣驅(qū)動系統(tǒng)交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)ì?í??開環(huán)系統(tǒng)控制原理半閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)二．伺服驅(qū)動系統(tǒng)的分類一．數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的要求教案18電機機械執(zhí)行部件A相、B相C相、…f、nCNC插補指令脈沖頻率f脈沖個數(shù)n換算脈沖環(huán)形分配變換功率放大a.開環(huán)伺服系統(tǒng)b.閉環(huán)(半閉環(huán))伺服系統(tǒng)位置控制調(diào)理器++實踐位置反響速度控制調(diào)理與驅(qū)動檢測與反響單元位置控制單元速度控制元件--電機機械執(zhí)行部件CNC插補指令實踐速度反響第一節(jié)概述第一節(jié)概述教案172.進給驅(qū)動與主軸驅(qū)動3.直流伺服驅(qū)動與交流伺服驅(qū)動++位置控制調(diào)理器速度控制調(diào)理與驅(qū)動檢測與反響單元位置控制單元速度控制單元--電機機械執(zhí)行部件CNC插補指令實踐位置反響實踐速度反響C、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)第二節(jié)開環(huán)步進式伺服系統(tǒng)教案171.步進電機的構(gòu)造和任務原理2.步進電機的主要特性1).步距角和靜態(tài)步距誤差步距角指步進電機定子繞組通電形狀每改動一次，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度。步距角計算式為：0360mzka=m—定子相數(shù)；z—轉(zhuǎn)子齒數(shù)；k—拍數(shù)與相數(shù)的比例系數(shù)一．步進電機第二節(jié)開環(huán)步進式伺服系統(tǒng)教案172).啟動頻率啟動頻率指空載時，步進電機由靜止形狀忽然啟動，并進入不丟步的正常運轉(zhuǎn)的最高頻率。3).延續(xù)運轉(zhuǎn)的最高任務頻率最高任務頻率指步進電機延續(xù)運轉(zhuǎn)時，不丟步運轉(zhuǎn)的極限頻率。4).加減速特性加減速特性是描畫步進電機由靜止到任務頻率和由任務頻率到靜止的加減速過程中，定子繞組通電形狀的變化頻率與時間的關系。5).矩頻特性與動態(tài)轉(zhuǎn)距矩頻特性是描畫步進電機延續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時輸出轉(zhuǎn)矩與延續(xù)運轉(zhuǎn)頻率之間的關系。第二節(jié)開環(huán)步進式伺服系統(tǒng)教案17提高開環(huán)系統(tǒng)伺服精度從構(gòu)造上講有：改善步進電機的性能、減小步距角、采用精細傳動副、減小傳動鏈中傳動間隙等方法。從控制方法上講有：傳動間隙補償、螺距誤差補償、細分線路。1.傳動間隙補償傳動間隙補償?shù)母痉椒椋号袆e進給方向變化后，首先不向步進電機保送反向位移脈沖，而是將間隙值換算為脈沖數(shù)，驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)動，越過傳動間隙，待間隙補償終了后再按指令脈沖進展動作。二.提高步進伺服系統(tǒng)精度的措施第二節(jié)開環(huán)步進式伺服系統(tǒng)教案172.螺距誤差補償傳動鏈中的滾珠絲杠螺距累積誤差直接影響任務臺的位移精度，為數(shù)控設備提供了自動螺距誤差補償功能來處理這個問題。3.細分線路細分線路是把步進電機的一步再分得細一些。如十細分線路，將原來輸入一個進給脈沖步進電機走一步變?yōu)檩斎胧畟€脈沖才走一步。第三節(jié)數(shù)控機床的檢測安裝教案18檢測元件是閉環(huán)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的重要組成部分。1．對位置檢測安裝的要求1)任務可靠，抗干擾性強；3)運用維護方便，順應機床的任務環(huán)境；2．位置檢測安裝的分類一．概述2)能滿足精度和速度的要求；4)本錢低。第三節(jié)數(shù)控機床的檢測安裝教案181.旋轉(zhuǎn)變壓器構(gòu)造旋轉(zhuǎn)變壓器是—種轉(zhuǎn)角檢測元件。它是一種小型的交流發(fā)電機，由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子繞組能經(jīng)過固定在殼體上的接線柱直接引出，轉(zhuǎn)子繞組有兩種不同的引出方式，根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組的引出方式，旋轉(zhuǎn)變壓器分有刷和無刷兩種。有刷式旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子繞組經(jīng)過滑環(huán)和電刷直接引出。無有刷式旋轉(zhuǎn)變壓器由旋轉(zhuǎn)變壓器本體和附加變壓器兩大部分組成。二．旋轉(zhuǎn)變壓器第三節(jié)數(shù)控機床的檢測安裝教案182.旋轉(zhuǎn)變壓器任務原理旋轉(zhuǎn)變壓器普通采用正弦繞組的繞組方式。當激磁電壓加到定子繞組上時，經(jīng)過電磁耦合，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應電動勢。設在定子繞組上的激磁電壓為，經(jīng)過電磁耦合，轉(zhuǎn)子繞組將產(chǎn)生感應電動勢2EtVVmwsin1=tKVKVEmwqqsincoscos12==K—電磁耦合系數(shù)mVsV的幅值q—轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角，當轉(zhuǎn)子和定子的磁軸垂直時，θ=90。假設轉(zhuǎn)子安裝在機床絲杠上，定子安裝在機床底座上，那么角代表的是絲杠轉(zhuǎn)過的角度，它間接反映了機床任務臺的位移?！敲矗旱谌?jié)數(shù)控機床的檢測安裝教案18感應同步器是利用電磁耦合原理，將位移或轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕奈恢脵z測元件。根據(jù)構(gòu)造特點可分為：旋轉(zhuǎn)式和直線式兩種。1.感應同步器的構(gòu)造定尺和滑尺的基板由與機床熱膨脹系數(shù)類似的鋼板做成、鋼板上用絕緣粘結(jié)劑貼有銅箔，并利用照相腐蝕的方法做成印制繞組。感應同步器定尺和滑尺繞組的節(jié)距相等，均為２τ，這是衡量感應同步器精度的主要參數(shù)，工藝上要保證其節(jié)距的精度。三．感應同步器第三節(jié)數(shù)控機床的檢測安裝教案18mV2.感應同步器的任務原理是加在滑尺任一繞組上的激磁交變電壓：定尺繞組上的感應電動勢為：當滑尺挪動的間隔為X時，那么對應于感應電勢以余弦函數(shù)將變化θ角：SVtVVmswsin=tKVKVVmSBwqqsincoscos==Kq—電磁耦合系數(shù)—的幅值—反映的是定尺和滑尺的相對挪動的間隔x。SVptptqxx==22設第三節(jié)數(shù)控機床的檢測安裝教案181．光柵的構(gòu)造光柵通常作為高精度數(shù)控機床的位置檢測元件，將機械位移或模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字脈沖，反響給數(shù)控安裝，實現(xiàn)閉環(huán)位置控制。光柵分類為：透射光柵是在玻璃外表上制成一系列平行等距的透光縫隙和不透光的柵線，反射光柵是在金屬的鏡面上制成全反射和漫反射間隔相等的條紋。條紋之間的間隔稱為柵距。光柵檢測安裝主要由光源、聚光鏡、標尺光柵、指示光柵和光敏元件。ìí?圓光柵長光柵ìí?透射光柵反射光柵四．光柵教案182、光柵的任務原理指示光柵標尺光柵光柵檢測安裝的組成第三節(jié)數(shù)控機床的檢測安裝教案183、光柵的效應4、莫爾條紋的特點1〕放大性橫向效應縱向效應斜向效應直線效應弧線效應第三節(jié)數(shù)控機床的檢測安裝教案182〕平均效應莫爾條紋是由假設干條線紋共同構(gòu)成的，對個別光柵線紋之間的誤差具有平均效應，能消除柵距不均勻所呵斥的影響。3〕挪動規(guī)律光柵相對挪動一個W，莫爾條紋挪動一個B，當光柵挪動方向變化時，莫爾條紋的挪動方向也變化。4、莫爾條紋的特點1〕放大性第三節(jié)數(shù)控機床的檢測安裝教案185、光柵在數(shù)控機床中的運用1.任務臺挪動位移的檢測B→W，可計算出位移x。2.任務臺挪動速度的檢測根據(jù)光強的變化頻率可推斷出兩光柵尺的相對位移速度。3.任務臺挪動方向的檢測丈量經(jīng)過A與B的莫爾條紋相位超前滯后關系，可判別出挪動方向。AB第三節(jié)數(shù)控機床的檢測安裝教案186、光柵產(chǎn)品簡介b.敞開式光柵尺a.封鎖式光柵尺c.長度計第三節(jié)數(shù)控機床的檢測安裝第三節(jié)數(shù)控機床的檢測安裝教案18脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式的檢測角位移的傳感器。按編碼的方式分為增量式編碼器和絕對式編碼器；按構(gòu)造分為接觸式編碼器、光電式編碼器和電磁式編碼器。1.增量式光電編碼器

五．脈沖編碼器第三節(jié)數(shù)控機床的檢測安裝教案182.絕對式光電編碼器絕對式光電編碼器是利用自然二進制或循環(huán)二進制編碼方式進展光電轉(zhuǎn)換的。圖表示按二進制編碼構(gòu)成絕對式編碼器的任務原理。其中白的部分表示透光，黑的部分表示不透光。當光源經(jīng)過透光部分并為光電接納器接納時表示“1〞信息，反之表示“O〞信息。最里層的表示最高位，最外層的表示最低位。

第四節(jié)閉環(huán)伺服系統(tǒng)教案191.直流伺服電機1).小慣量直流伺服電機2).寬調(diào)速直流伺服電動機3).直流伺服電動機的速度調(diào)理直流伺服電機的調(diào)整方法主要是調(diào)整電機電樞電壓，運用最為廣泛的方法是晶體管脈寬調(diào)制調(diào)速。一．閉環(huán)伺服系統(tǒng)執(zhí)行元件第四節(jié)閉環(huán)伺服系統(tǒng)教案192.交