典型電氣控制系統(tǒng)分析0課件

第四章

典型電氣控制系統(tǒng)分析河南理工大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院電氣控制系統(tǒng)是金屬切削機(jī)床的重要組成部分，在機(jī)械設(shè)備中起著神經(jīng)中樞的作用。通過它對電動機(jī)的控制，能拖動生產(chǎn)機(jī)械，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到加工生產(chǎn)的目的。不同的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，或同類型的機(jī)床設(shè)備，由于各自的工作方式，工藝要求不同，其電氣控制系統(tǒng)也不盡相同。本章通過對幾臺典型機(jī)床設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)分析，進(jìn)一步闡明各基本控制環(huán)節(jié)在各種控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及各典型控制系統(tǒng)的組成。學(xué)會根據(jù)生產(chǎn)工藝和機(jī)械設(shè)備對電氣控制的要求，進(jìn)行電氣控制電路分析，提高讀圖能力，為今后進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的電氣控制電路的設(shè)計(jì)、安裝調(diào)整、運(yùn)行打下一定的基礎(chǔ)。

第四章典型電氣控制系統(tǒng)分析讀圖口訣一看二想多聯(lián)系，從左到右順序查；先主后從再聯(lián)系，然后還把關(guān)鍵找。找出核心和制約，由右返左作用清；再按順序想一想，是否靜動聯(lián)得通。從控主，主管從，合作才是真道理；靜動得當(dāng)才邏輯，相互包含是真理。

你中有我，我中有你。靜動匹配。第二節(jié)普通車床的電氣控制系統(tǒng)

第四節(jié)雙面單工位液壓傳動組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)

第五節(jié)起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)

第六節(jié)數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)簡介

第四章典型電氣控制系統(tǒng)分析第一節(jié)分析電氣控制系統(tǒng)的方法與步驟

第三節(jié)銑床的電氣控制系統(tǒng)

（2）電氣控制系統(tǒng)及電氣元件的狀況分析。明確電動機(jī)作的用途、型號規(guī)格以及控制要求，了解各種電器的工作原理、控制作用及功能。

1.分析電氣控制系統(tǒng)的方法

：

4.1分析電氣控制系統(tǒng)的方法與步驟

（3）機(jī)械系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)的關(guān)系分析。在了解被控設(shè)備所采用的電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、電氣元件狀況的基礎(chǔ)上，還應(yīng)明確機(jī)械系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)之間的聯(lián)接關(guān)系，即信息采集傳遞和運(yùn)動輸出的形式和方法。信息采集傳遞是指信號通過設(shè)備上的各種操作手柄、擋鐵以及各種信息檢測機(jī)構(gòu)作用在主令信號發(fā)出元件上，并傳遞到電氣控制系統(tǒng)中的過程；運(yùn)動輸出是指電氣控制系統(tǒng)中的執(zhí)行元件將驅(qū)動力作用到機(jī)械系統(tǒng)上的相應(yīng)點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)設(shè)備要求的各種動作。車削加工一般只需要單向旋轉(zhuǎn)，但在車削螺紋時(shí)為避免亂扣，要求主軸反轉(zhuǎn)來退刀，因此要求主軸能正反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。主軸的旋轉(zhuǎn)方向可通過改變主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)向通過機(jī)械手柄（離合器）齒輪組來控制。中小型普通車床主軸的轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)方法有兩種：一種是通過改變電動機(jī)的磁極對數(shù)來改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，以擴(kuò)大車床主軸的調(diào)速范圍；另一種是用齒輪變速箱來調(diào)速。目前中小型車床多采用不變速的異步電動機(jī)拖動，靠齒輪箱的有級調(diào)速來實(shí)現(xiàn)變速；對于大型或重型車床以及主軸需要無級調(diào)速的車床，可用晶閘管控制的直流調(diào)速系統(tǒng)。加工螺紋，要求保證工件的旋轉(zhuǎn)速度和刀具的移動速度之間具有嚴(yán)格的比例關(guān)系，因此車床溜板箱與主軸之間通過齒輪來連接，刀架的移動和主軸旋轉(zhuǎn)都是由一臺電動機(jī)來拖動的，而刀具的進(jìn)給是通過掛輪箱傳遞給進(jìn)給箱，通過二者的配合來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)臥式車床的特點(diǎn)，其電氣控制電路應(yīng)滿足以下要求：

（1）主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度可調(diào)（2）主軸能正反兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動（3）主軸電動機(jī)起動應(yīng)平穩(wěn)主電動機(jī)有兩種起動方式，即直接起動(小于10kW的電機(jī))和降壓起動(大于10kW的電機(jī))。（4）主軸應(yīng)能迅速停車主電動機(jī)的制動也有兩種方式，即電氣方法實(shí)現(xiàn)的能耗制動和反接制動，以及機(jī)械的摩擦離合器制動。（5）車削時(shí)的刀具及工件應(yīng)進(jìn)行冷卻加工時(shí)刀具及工件的溫度相當(dāng)高，應(yīng)設(shè)專用電動機(jī)拖動冷卻泵工作。（6）控制電路應(yīng)有必要的保護(hù)及照明等多電路。一、CW6163B型萬能臥式車床的控制線路KR1

M13～Q1KM1uvwKM3EL1KM1EL2ELSB3KM1KR1SB4KM1SB2SB1KM2SB6SB5KM2SB7KM3FU46.3VFU336V110VSATCSTKR2主電動機(jī)

M23～

M33～KR2KM2FU1冷卻電動機(jī)快速電動機(jī)圖4-1CW6163B型萬能臥式車床電氣原理圖FU2A

1．主電路

包括主電機(jī)、冷卻電機(jī)、刀架快速進(jìn)給電機(jī)等的線路。

圖4-2CW6163B型萬能臥式車床主電路KR1

M13～Q1KM1uvwKM3TC主電動機(jī)

M23～

M33～KR2KM2FU1冷卻電動機(jī)快速電動機(jī)A

2．控制電路

主電機(jī)M1由SB1—SB4四個(gè)按鈕控制；冷卻泵電機(jī)M2由按鈕SB5和SB6控制；快速電機(jī)M3由按鈕SB7點(diǎn)動控制。

圖4-3CW6163B型萬能臥式車床控制電路SB3KM1SB7KM3110VKR2FU2KR1SB4

KM1SB2SB1KM2SB6SB5KM2ST3.照明及顯示電路

照明及顯示電路。信號燈EL2為電源指示燈，EL1為機(jī)床工作指示燈：EL為機(jī)床照明燈，SA為機(jī)床照明開關(guān)。

圖4-4CW6163B型萬能臥式車床照明電路EL1KM1EL2ELFU46.3VFU336VSATCC650臥式車床結(jié)構(gòu)示意圖，它主要由床身、主軸、主軸變速箱、尾座、進(jìn)給箱、絲杠、光杠、刀架和溜板箱等組成。該臥式車床屬于中型車床，可加工的最大工件回轉(zhuǎn)直徑為1020mm，最大工件長度為3000mm。圖4-5C650臥式車床外形圖

二、C650臥式車床的電氣控制線路

二、C650臥式車床的電氣控制線路電力拖動特點(diǎn)與控制要求：1、主電動機(jī)控制要求主電動機(jī)M1為三相籠型異步電動機(jī)，完成主軸運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的拖動。主電動機(jī)直接起動，能夠正、反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，并可對正、反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行電氣停車制動，為加工、調(diào)整方便，還要具有點(diǎn)動功能。進(jìn)給運(yùn)動也由主軸電機(jī)拖動，主軸電機(jī)的動力由主軸箱傳遞到進(jìn)給箱，再有光桿或絲桿傳到溜板箱。2、冷卻泵電動機(jī)控制要求冷卻泵電動機(jī)M2，在加工時(shí)帶動冷卻泵工作提供冷卻液，采用直接起動，并且為連續(xù)工作狀態(tài)。3、快速移動電動機(jī)控制要求快速移動電動機(jī)M3，可根據(jù)需要隨時(shí)手動控制起停。電氣控制系統(tǒng)分析C650臥式車床的電氣控制系統(tǒng)如圖4-6所示。下面對C650臥式車床的主電路以及控制電路進(jìn)行具體地分析。二、C650臥式車床的電氣控制線路圖4-6

C650型車床的電氣控制原理圖圖4-7C650臥式車床主電路1．主電路分析圖4-7主電動機(jī)M1的控制電路2．控制電路(1)主電動機(jī)的點(diǎn)動調(diào)整控制

(2)主電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路

圖C650臥式車床正反轉(zhuǎn)控制線路圖C650臥式車床正轉(zhuǎn)控制線路(2)主電動機(jī)的正轉(zhuǎn)控制電路

(2)主電動機(jī)的反轉(zhuǎn)控制電路

（3）.主軸電動機(jī)的反接制動控制

4.3X62W萬能升降臺銑床電氣控制系統(tǒng)1－立柱，2－主電動機(jī)，3－主傳動，4－進(jìn)給傳動，5－銑刀軸，6－底槽，7－上支撐，8－操作手柄，9－水平工作臺面，10－懸梁，11－中間支撐，12－前支撐，13－刀桿X62W型臥式銑床結(jié)構(gòu)一、銑床的運(yùn)動形式主運(yùn)動主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，分為順銑和逆銑；主軸運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動之間無嚴(yán)格傳動比要求，因此主軸由主電機(jī)拖動進(jìn)給運(yùn)動工作臺在三個(gè)相互垂直方向上的直線運(yùn)動（手動或機(jī)動）；進(jìn)給運(yùn)動各個(gè)方向的運(yùn)動由一臺進(jìn)給電機(jī)拖動。輔助運(yùn)動

1、工作臺在三個(gè)相互垂直方向上的快速直線移動；2、工作臺上可以安裝園工作臺進(jìn)行圓弧、凸輪銑削。進(jìn)給電動機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動鏈，通過機(jī)械離合器在選定的進(jìn)給方向上驅(qū)動工作臺進(jìn)給?？焖僖苿与姶烹x合器銑削加工方式有逆銑與順銑。臥銑時(shí)，在一般情況下銑刀正向安裝，要求主軸電動機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，有時(shí)因加工需要銑刀需反向安裝時(shí)，要求主軸電動機(jī)應(yīng)反向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)銑削方向確定后，在銑削加工過程中則不需要改變旋轉(zhuǎn)方向。因此，對主軸電動機(jī)的控制要求是在加工之前選擇好轉(zhuǎn)向（正向或反向），而后起動加工。銑刀是一種多刃刀具，其切削過程是斷續(xù)的，負(fù)載隨時(shí)間波動，造成拖動的不平衡，為了減小負(fù)載波動的影響．在主軸上采用飛輪增加慣量，這樣又引起主軸在停車時(shí)的慣性大，停車時(shí)間較長，影響生產(chǎn)效率。為了實(shí)現(xiàn)能快速停車的目的，主軸都采用制動停車方式。銑削時(shí)根據(jù)工件的加工要求，有縱向、橫向和垂直三個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動，由一臺電動機(jī)拖動。進(jìn)給運(yùn)動的方向，是通過操作選擇運(yùn)動方向的手柄與開關(guān)，配合進(jìn)給拖動電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的。為了保證機(jī)床、刀具的安全，在銑削加工時(shí)只允許工件作一個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動。在使用圓工作臺加工時(shí)，不允許工件作縱向、橫向和垂直方向的進(jìn)給運(yùn)動。為此．各向進(jìn)給運(yùn)動之間應(yīng)具有聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。二、銑床的電力拖動特點(diǎn)銑床主運(yùn)動和進(jìn)結(jié)運(yùn)動間沒有比例協(xié)調(diào)的要求，但從機(jī)械結(jié)構(gòu)的合理性考慮，應(yīng)采用兩臺電動機(jī)單獨(dú)拖動。在銑削加工中，為了不使工件與銑刀碰撞而造成事故，要求進(jìn)給拖動一定要在銑刀旋轉(zhuǎn)時(shí)才能進(jìn)行，銑刀停止旋轉(zhuǎn)，進(jìn)給運(yùn)動就應(yīng)該停止或同時(shí)停止。因此，要求進(jìn)給運(yùn)動電動機(jī)與主軸電動機(jī)之間要有可靠的聯(lián)鎖。為適應(yīng)各種不同的銑削加工要求，銑床主軸及進(jìn)給運(yùn)動都應(yīng)具有一定的調(diào)速范圍。為了使齒輪在變速時(shí)易于相互嚙合，要求主軸電動機(jī)和進(jìn)給電動機(jī)都應(yīng)具有變速沖動控制電路。為使操作者能在銑床正面、側(cè)面方便操作，對主軸起動、停止，工作臺進(jìn)給運(yùn)動選向及快速移動等控制，設(shè)置多地點(diǎn)控制方案。為保證加工質(zhì)量和機(jī)床設(shè)備的安全，要求控制系統(tǒng)中應(yīng)具有較完善的聯(lián)鎖保護(hù)環(huán)節(jié)。銑削加工中，根據(jù)不同的工件材料，也為了延長刀具壽命和提高加工質(zhì)量，需要切削液對工件刀具進(jìn)行冷卻潤滑，而有時(shí)又不采用。因此，采用轉(zhuǎn)換開關(guān)控制冷卻泵電動機(jī)單向旋轉(zhuǎn)。此外，還應(yīng)配有安全照明電路。二、銑床的電力拖動特點(diǎn)三、銑床的電氣控制系統(tǒng)要求主軸電動機(jī)控制電路空載時(shí)直接起動，為完成順銑和逆銑，需要帶動銑刀主軸正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)；可在兩端進(jìn)行啟停操作為提高工作效率，要求有停車制動控制；換刀時(shí)主軸必須處于制動狀態(tài)；為保證變速時(shí)齒輪易于嚙合，要求變速時(shí)主電動機(jī)有點(diǎn)動控制。進(jìn)給電動機(jī)控制電路工作臺縱向與前后運(yùn)動的方向聯(lián)鎖工作臺垂直上下運(yùn)動和橫向左右運(yùn)動的方向聯(lián)鎖圓工作臺和長工作臺之間的聯(lián)鎖為滿足縱向、橫向、垂直方向的往返運(yùn)動，要求進(jìn)給電動機(jī)能正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)工作臺的快速移動以及進(jìn)給變速時(shí)可以進(jìn)行瞬時(shí)點(diǎn)動調(diào)整。主軸電動機(jī)與進(jìn)給電動機(jī)啟、停順序要求加工零件時(shí)，為保證設(shè)備安全，要求主軸電動機(jī)啟動后進(jìn)給電動機(jī)方能啟動四、X62W萬能升降臺銑床電氣控制電路分析

圖4.3.2X62W型銑床的電氣控制系統(tǒng)X62W萬能升降臺銑床電氣控制線路

一、主電路FU2W6W型銑床主電路圖Q1uvwKM1KR1

M13～主電動機(jī)

M23～

M33～KR2SA2冷卻電動機(jī)進(jìn)給電動機(jī)KR3XXXKM2KM3FU1SA5FU2W6W型銑床主電機(jī)反轉(zhuǎn)Q1uvwKM1KR1

M13～主電動機(jī)

M23～

M33～KR2SA2冷卻電動機(jī)進(jìn)給電動機(jī)KR3XXXKM2KM3FU1SA5FU2W6W型銑床主電機(jī)正轉(zhuǎn)Q1uvwKM1KR1

M13～主電動機(jī)

M23～

M33～KR2SA2冷卻電動機(jī)進(jìn)給電動機(jī)KR3XXXKM2KM3FU1SA5二、控制線路

（一）主電動機(jī)的控制1.主電動機(jī)的起動2.主電動機(jī)的制動

4.主軸換刀制動

當(dāng)進(jìn)行換刀或上刀操作時(shí)，為了防止主軸轉(zhuǎn)動造成意外事故，也為了上刀方便，主軸也需處在斷電停車和制動的狀態(tài)。此時(shí)可將選擇開關(guān)SA2的工作狀態(tài)扳到上刀制動狀態(tài)位置，即SA2－1觸點(diǎn)斷開，切斷接觸器KM1的線圈電路，使主軸電動機(jī)不能起動；SA2－2觸點(diǎn)閉合，同樣可接通電磁制動器YB的線圈電路，使主軸處于制動狀態(tài)不能轉(zhuǎn)動，保證上刀、換刀工作的順利進(jìn)行以及人身安全。FU4YC1KR1KR2KR3KM4KM1KM2KM3KM3KM2KM1KM1KM4YC2YC3KM4FU3SB5SB1SB2SB6SB2-1SB2-2SB4-1SB4-2ST1-1ST2-1ST2-1ST4-1ST1-2ST2-2ST2-2ST6-1ST4-2ST6-2ST7-2KM1ST7-1SA1-3SA1-2SA1-1SA2-2U外接電源外接電源SA2-1主軸制動進(jìn)給快進(jìn)X62W萬能升降銑床控制電路3.主軸換刀制動

FU4YC1KR1KR2KR3KM4KM1KM2KM3KM3KM2KM1KM1KM4YC2YC3KM4FU3SB5SB1SB2SB6SB2-1SB2-2SB4-1SB4-2ST1-1ST2-1ST2-1ST4-1ST1-2ST2-2ST3-2ST6-1ST4-2ST6-2ST7-2KM1ST7-1SA1-3SA1-2SA1-1SA2-2U外接電源外接電源SA2-1主軸制動進(jìn)給快進(jìn)X62W萬能升降銑床控制電路4.主軸變速時(shí)的瞬時(shí)點(diǎn)動

銑床主軸的變速由機(jī)械系統(tǒng)完成，在變速過程中，當(dāng)選定嚙合的齒輪沒能進(jìn)入正常嚙合時(shí)，要求電動機(jī)能點(diǎn)動至合適的位置，保證齒輪正常嚙合。主軸變速時(shí)先將變速手柄拉出，將原先嚙合好的齒輪脫離，然后轉(zhuǎn)動變速手輪選擇轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速選定后將變速手柄推回原位，使齒輪在新位置重新嚙合。由于齒與齒槽可能對不準(zhǔn)，會造成嚙合困難。若齒輪不能進(jìn)入正常嚙合狀態(tài)，則需要主軸有瞬時(shí)點(diǎn)動的功能，以調(diào)整齒輪相對位置。實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)點(diǎn)動是由復(fù)位手柄與行程開關(guān)SQ7共同控制的。當(dāng)變速手柄復(fù)位時(shí)，在推進(jìn)的過程中會壓動瞬時(shí)點(diǎn)動行程開關(guān)SQ7，使其動斷觸點(diǎn)先斷開，切斷KM1線圈電路的自鎖；4.主軸變速時(shí)的瞬時(shí)點(diǎn)動

FU4YC1KR1KR2KR3KM4KM1KM2KM3KM3KM2KM1KM1KM4YC2YC3KM4FU3SB5SB1SB2SB6SB2-1SB2-2SB4-1SB4-2ST1-1ST2-1ST2-1ST4-1ST1-2ST2-2ST2-2ST6-1ST4-2ST6-2ST7-2KM1ST7-1SA1-3SA1-2SA1-1SA2-2U外接電源外接電源SA2-1主軸制動進(jìn)給快進(jìn)X62W萬能升降銑床控制電路FU4YC1KR1KR2KR3KM4KM1KM2KM3KM3KM2KM1KM1KM4YC2YC3KM4FU3SB5SB1SB2SB6SB2-1SB2-2SB4-1SB4-2ST1-1ST2-1ST2-1ST4-1ST1-2ST2-2ST3-2ST6-1ST4-2ST6-2ST7-2KM1ST7-1SA1-3SA1-2SA1-1SA2-2U外接電源外接電源SA2-1主軸制動進(jìn)給快進(jìn)X62W萬能升降銑床控制電路FU4YC1KR1KR2KR3KM4KM1KM2KM3KM3KM2KM1KM1KM4YC2YC3KM4FU3SB5SB1SB2SB6SB2-1SB2-2SB4-1SB4-2ST1-1ST2-1ST2-1ST4-1ST1-2ST2-2ST3-2ST6-1ST4-2ST6-2ST7-2KM1ST7-1SA1-3SA1-2SA1-1SA2-2U外接電源外接電源SA2-1主軸制動進(jìn)給快進(jìn)X62W萬能升降銑床控制電路（二）進(jìn)給電機(jī)的控制①順序控制。為防止刀具和機(jī)床的損壞，只有主軸旋轉(zhuǎn)后，才允許有進(jìn)給運(yùn)動。從圖中可知，控制主軸電動機(jī)的啟動接觸器KM1輔助動合觸點(diǎn)串接在工作臺運(yùn)動控制電路中，這樣就可保證只有主軸旋轉(zhuǎn)后工作臺才能進(jìn)給的互鎖要求。②水平工作臺運(yùn)動控制。水平工作臺移動方向由各自的操作手柄來選擇，如圖所示。一般臥式萬能升降臺銑床工作臺有兩個(gè)操作手柄，一個(gè)為縱向(左右)操作手柄，有右、中、左三個(gè)位置；另一個(gè)為橫向(前后)和垂直(上下)十字復(fù)合操作手柄，該手柄有五個(gè)位置，即上、下、前、后和中間位置。

SA1為工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)，它是一種二位式選擇開關(guān)。當(dāng)使用水平工作臺時(shí)，觸點(diǎn)SA1－1與SA1－3閉合；當(dāng)使用圓工作臺時(shí)，觸點(diǎn)SA1－2閉合。（二）進(jìn)給電機(jī)控制1.工作臺的左右運(yùn)動2.工作臺前后運(yùn)動3.進(jìn)給變速時(shí)的瞬時(shí)點(diǎn)動4.進(jìn)給方向的快速移動圖4.3.2X62W型銑床的電氣控制系統(tǒng)5、圓工作臺控制圖4.3.4工作臺控制電路4.6數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)簡介4.6.1數(shù)控機(jī)床概述二、數(shù)控機(jī)床的工作原理數(shù)控機(jī)床加工零件,首先要將被加工零件的圖樣及工藝信息數(shù)字化（將機(jī)床加工所需操作如，主軸變速、松夾工件、進(jìn)刀退刀、啟停車、選擇刀具、供給冷卻液、以及工件與刀具的相對位移量等都用數(shù)字化的代碼表示）,用規(guī)定的代碼和程序格式編寫加工程序,然后將所編寫的程序指令輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置中.數(shù)控裝置再將程序(代碼)進(jìn)行譯碼、運(yùn)算，向機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)的伺服機(jī)構(gòu)和輔助控制裝置發(fā)出信號，驅(qū)動機(jī)床各運(yùn)動部件，控制所需要的運(yùn)動，最后加工出合格零件。零件幾何形狀編碼零件CNC伺服系統(tǒng)PLC電氣控制數(shù)控機(jī)床的工作原理三、數(shù)控機(jī)床的工作過程從自動控制的角度來看，計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)系統(tǒng)是一種位置（軌跡）、速度（還包括電流）控制系統(tǒng)，其本質(zhì)上是以多執(zhí)行部件(各運(yùn)動軸)的位移量、速度為控制對象并使其協(xié)調(diào)運(yùn)動的自動控制系統(tǒng)，是一種配有專用操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

零件圖紙與工藝編程CNCPLC操作面板伺服系統(tǒng)I/O設(shè)備電氣控制加工成形機(jī)床本體數(shù)控機(jī)床的工作過程四、數(shù)控機(jī)床的組成1、輸入／輸出設(shè)備CNC裝置是數(shù)控機(jī)床的核心，由硬件和軟件兩部分組成。其基本功能是：接受輸入裝置送來的加工程序，進(jìn)行譯碼和寄存，然后根據(jù)加工程序所指定的零件形狀，計(jì)算出刀具中心的運(yùn)動軌跡，并按照程序指定的進(jìn)給速度，求出每個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)刀具應(yīng)移動的距離，在每個(gè)時(shí)間段結(jié)束前，把下一個(gè)時(shí)間段內(nèi)刀具應(yīng)移動的距離送給伺服單元。2、計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)CNC裝置基本配置2、計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行部分。它能將數(shù)控裝置送來的指令信息加以放大，經(jīng)功率放大后。通過機(jī)床進(jìn)給傳動元件(如齒輪減速箱和滾珠絲杠螺母等)，去驅(qū)動機(jī)床移動部件(工作臺或刀架)，以便精確定位或按照規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動，使機(jī)床加工出符合圖樣要求的零件。信息輸入到CNC單元內(nèi)。伺服驅(qū)動系統(tǒng)包含主軸伺服驅(qū)動和進(jìn)給伺服驅(qū)動，由伺服單元和驅(qū)動裝置組成，它是聯(lián)系數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床本體之間的電氣環(huán)節(jié)。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號與位置反饋信號比較后，形成位移指令，該指令由伺服單元接受，經(jīng)過變換和放大，再通過驅(qū)動裝置將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)坐標(biāo)軸的進(jìn)給運(yùn)動和精確定位運(yùn)動。

伺服系統(tǒng)中常用的驅(qū)動裝置有：開環(huán)伺服系統(tǒng)常用步進(jìn)電動機(jī)，閉環(huán)伺服系統(tǒng)常用脈寬調(diào)速直流電動機(jī)和交流伺服電機(jī)等。

3．伺服系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)除了位置控制功能外，還具有主軸起停、換向、冷卻液開關(guān)等輔助控制功能，這部分功能由可編程控制器（PLC）和電氣控制裝置來實(shí)現(xiàn)。在數(shù)控機(jī)床中，CNC系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)完成與數(shù)字運(yùn)算和管理有關(guān)的功能，如編輯加工程序、譯碼、插補(bǔ)運(yùn)算、位置伺服控制等；而PLC和電氣控制裝置則負(fù)責(zé)完成與邏輯開關(guān)量控制有關(guān)的各種動作，如接受零件加工程序中的M代碼（輔助功能）、S代碼（主軸轉(zhuǎn)速）、T代碼（選刀、換刀）等順序動作信息，對其進(jìn)行譯碼后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制信號，控制輔助裝置完成機(jī)床的一系列開關(guān)動作，諸如工件的夾緊與放松、刀具的選擇與更換、冷卻液的開和關(guān)、分度工作臺的轉(zhuǎn)位和鎖緊等等。PLC接受來自操作面板和數(shù)控系統(tǒng)的指令，一方面通過接口電路直接控制機(jī)床動作，另一方面通過伺服驅(qū)動系統(tǒng)控制主軸電動機(jī)的轉(zhuǎn)動，并可將部分指令送往CNC用于加工過程的控制。4、數(shù)控機(jī)床電氣邏輯控制裝置5．位置檢測裝置位置檢測裝置位置反饋分為伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)角位移反饋和數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)(工作臺)的位移反饋兩種，運(yùn)動部分通過傳感器將上述角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號，輸送給CNC單元，與指令位置進(jìn)行比較，并由CNC單元發(fā)出指令，糾正所產(chǎn)生的誤差，適時(shí)控制機(jī)床的運(yùn)動位置。主要用來檢測工作臺的實(shí)際位移或絲杠的實(shí)際轉(zhuǎn)角，通常安裝在機(jī)床工作臺上或絲杠上，它與伺服驅(qū)動系統(tǒng)配合可組成半閉環(huán)或閉環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，位置檢測裝置將工作臺的實(shí)際位移或絲杠的實(shí)際轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成電信號，并反饋到數(shù)控裝置，由數(shù)控裝置計(jì)算出實(shí)際位置和指令位置之間的差值，并根據(jù)這個(gè)差值的大小和方向去控制執(zhí)行部件的進(jìn)給運(yùn)動，使之朝著減小誤差的方向移動。因此，位置檢測裝置的精度決定了數(shù)控機(jī)床的加工精度。5．位置檢測裝置感應(yīng)同步器測量裝置旋轉(zhuǎn)變壓器位移檢測編碼器測量編碼器是將角位移或直線位移轉(zhuǎn)換為電信號的裝置。前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。光柵位置檢測裝置分為直線式和旋轉(zhuǎn)式兩類。分別用于直線位移和角位移測量

除了主運(yùn)動系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)（如工作臺、刀架）、以及輔助部分（如液壓、氣動、冷卻和潤滑部分等）和支撐部件（如床身、立柱）等一般部件外，尚有些特殊部件，如儲備刀具的刀庫、自動換刀裝置(ATC)、自動托盤交換裝置等。

機(jī)床本體是用于完成各種切削加工的機(jī)械部分，包括主運(yùn)動部件、進(jìn)給運(yùn)動部件、床身立柱等支撐部件。數(shù)控機(jī)床的組成與普通機(jī)床相似，但實(shí)際使用時(shí)由于切削用量大、連續(xù)加工發(fā)熱量大等因素對加工精度會有一定影響，且加工過程屬于自動控制，因此數(shù)控機(jī)床在精度、靜剛度、動剛度和熱剛度等方面都提出了更高的要求，而傳動鏈則要求盡可能的簡單。輔助裝置主要包括換刀、夾緊、潤滑、冷卻、排屑、防護(hù)、照明等一系列裝置，它的作用是保證安全、方便地使用數(shù)控機(jī)床，使其功能充分發(fā)揮。6、機(jī)床本體與輔助裝置五、數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用數(shù)控車床數(shù)控銑床數(shù)控鉆床加工中心QT200全功能數(shù)控車床8位轉(zhuǎn)塔刀臺/8位數(shù)控雕刻機(jī)床三座標(biāo)測量機(jī)快速成型設(shè)備數(shù)控多工位沖床數(shù)控彎管機(jī)數(shù)控卷簧機(jī)5軸聯(lián)動的加工中心加工工件

六、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及優(yōu)勢（1）采用了高性能的主軸及伺服傳動系統(tǒng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)得到簡化，傳動鏈較短；（2）為了使連續(xù)性自動化加工，機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的動態(tài)剛度及耐磨性，熱變形??；

（3）更多的采用高效率、高精度的傳動部件，如滾珠絲杠、直線滾動導(dǎo)軌等；（4）加工中心帶有刀庫、自動換刀裝置（5）采用輔助裝置：冷卻、排屑、防護(hù)、潤滑、儲運(yùn)等裝置1.設(shè)計(jì)特點(diǎn)六、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及優(yōu)勢適應(yīng)性強(qiáng)，適合加工單件小批量、復(fù)雜零件

加工零件一致性好、重復(fù)精度高高自動化、高效率只要改變程序就可改變加工件，不需要大量復(fù)雜工裝夾具可以采用復(fù)合工藝有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化2.優(yōu)勢4.6.2計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心部分，其主要任務(wù)是控制機(jī)床的運(yùn)動，完成各種零件的自動加工。在進(jìn)行零件加工時(shí)，CNC裝置首先接收數(shù)字化的零件圖樣和工藝要求等信息，再進(jìn)行譯碼和預(yù)處理，然后按照一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，用運(yùn)算結(jié)果實(shí)時(shí)地對機(jī)床的各運(yùn)動坐標(biāo)進(jìn)行速度和位置控制。計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC)系統(tǒng)由硬件和軟件組成，是一種采用存儲程序的專用計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過運(yùn)行存儲器內(nèi)的程序，使數(shù)控機(jī)床按照操作者的要求，有條不紊地進(jìn)行加工，實(shí)現(xiàn)對機(jī)床的數(shù)字控制功能。

如圖所示，為CNC裝置硬件的基本組成框圖，由圖可知，它不僅具有一般微型計(jì)算機(jī)的基本硬件結(jié)構(gòu)，如微處理器(CPU)、總線、存儲器、I／O接口等；而且還具有完成數(shù)控機(jī)床特有功能所需的功能模塊和接口單元，如手動數(shù)據(jù)輸入(MDI)接口、PLC接口、紙帶閱讀機(jī)接口等。1、CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)2、CNC裝置的軟件CNC裝置在上述硬件的基礎(chǔ)上，還必須配合相應(yīng)的系統(tǒng)軟件來指揮和協(xié)調(diào)硬件的工作，二者缺一不可。數(shù)控裝置的軟件是實(shí)現(xiàn)部分或全部數(shù)控功能的專用系統(tǒng)軟件，圖是數(shù)控系統(tǒng)軟件組成框圖，由圖可知，它由管理軟件和控制軟件兩部分組成。其中管理軟件主要為某個(gè)系統(tǒng)建立一個(gè)軟件環(huán)境，協(xié)調(diào)各軟件模塊之間的關(guān)系，并處理一些實(shí)時(shí)性不太強(qiáng)的軟件功能，如數(shù)控加工程序的輸入／輸出及其管理、人機(jī)對話顯示及診斷等；控制軟件的作用是根據(jù)用戶編制的加工程序，控制機(jī)床運(yùn)行，主要完成系統(tǒng)中一些實(shí)時(shí)性要求較高的關(guān)鍵控制功能，如譯碼、刀具補(bǔ)償、插補(bǔ)運(yùn)算、位置控制等。3、CNC裝置的工作過程（1）零件程序的輸入。（2）譯碼處理。（3）數(shù)據(jù)處理。（4）插補(bǔ)運(yùn)算。（5）位置控制。（6）I／O處理。（7）顯示。（8）診斷。4.6.3伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床伺服控制系統(tǒng)是以機(jī)床移動部件的位置和速度為被控制量的自動控制系統(tǒng)，它包括進(jìn)給伺服系統(tǒng)和主軸伺服系統(tǒng)。其中進(jìn)給伺服系統(tǒng)是控制機(jī)床坐標(biāo)軸的切削進(jìn)給運(yùn)動，以直線運(yùn)動為主；主軸伺服系統(tǒng)是控制主軸的切削運(yùn)動，以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動為主。如果說CNC裝置是數(shù)控機(jī)床發(fā)布命令的“大腦”，伺服驅(qū)動系統(tǒng)則為數(shù)控機(jī)床的“四肢”，因此是執(zhí)行機(jī)構(gòu)。伺服控制系統(tǒng)是連接CNC裝置和機(jī)床機(jī)械傳動部件的環(huán)節(jié)，包含機(jī)械傳動、電氣驅(qū)動、檢測、自動控制等方面的內(nèi)容。一、伺服系統(tǒng)的組成數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的一般組成結(jié)構(gòu)如圖所示，包含驅(qū)動電路、執(zhí)行元件、傳動機(jī)構(gòu)、檢測元件及反饋電路等部分。二.數(shù)控機(jī)床對伺服系統(tǒng)的要求（1）可逆運(yùn)行（2）精度高（3）調(diào)速范圍寬（4）穩(wěn)定性好（5）快速響應(yīng)（6）低速大轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)控機(jī)床規(guī)格繁多，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)已有400多個(gè)品種規(guī)格?？梢园凑斩喾N原則來進(jìn)行分類。但歸納起來，常見的是以下面3種方法來分類的。1.按工藝用途分類2.按運(yùn)動軌跡分類3.按伺服系統(tǒng)的控制方式分類三.伺服系統(tǒng)分類1.按工藝用途分類一般數(shù)控機(jī)床：車銑鏜鉆磨等，功能與通用機(jī)床相似；但是可以加工復(fù)雜形狀的零件。數(shù)控加工中心：在數(shù)控銑、鏜、鉆床的基礎(chǔ)上增加了自動換刀裝置。帶刀庫，一次裝夾后可完成多工序加工。多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床：坐標(biāo)軸大于3，能加工復(fù)雜形狀零件。2.按運(yùn)動軌跡分類點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床：點(diǎn)——點(diǎn)位置精確控制，保證的是定位精度，以慢~快~慢的運(yùn)動方式

如：鉆床、沖床、測量機(jī)等點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床：位置控制+速度和路線控制，只能沿某個(gè)坐標(biāo)軸方向（平行或45°）切削加工輪廓控制數(shù)控機(jī)床：每點(diǎn)的位置+速度+路線控制，可對2坐標(biāo)或2坐標(biāo)以上坐標(biāo)軸進(jìn)行控制按運(yùn)動軌跡分類點(diǎn)位控制鉆孔加工工件刀具AB按運(yùn)動軌跡分類點(diǎn)位直線控制切削加工按運(yùn)動軌跡分類工件刀具輪廓控制加工3.按伺服系統(tǒng)的控制方式分類（1）開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床（2）閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床（3）半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床（1）開環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床

這類機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)將零件的程序處理后，輸出數(shù)字指令信號給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動機(jī)床運(yùn)動，沒有來自位置傳感器的反饋信號。開環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：

①沒有反饋信號。②精度低。③系統(tǒng)穩(wěn)定性好。④設(shè)計(jì)和調(diào)整方便。開環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床應(yīng)用：

多應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控和對舊機(jī)床的改造上。（2）閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床在機(jī)床移動部件的位置上直接裝有直線位置檢測裝置，檢測刀具或工作臺的實(shí)際位移值并將檢測到的位移值及時(shí)反饋到CNC裝置中，與所要求的位移指令值進(jìn)行比較，用比較的差值進(jìn)行控制，直到差值消除為止。閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：

①有位置反饋信號。②很高的加工精度。③設(shè)計(jì)和調(diào)整有較大的難度。④系統(tǒng)不穩(wěn)定。⑤檢測直線位移。閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床應(yīng)用：

用于一些精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精銑床等。

（3）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床它是在開環(huán)控制系統(tǒng)的絲杠端頭或電動機(jī)端頭上裝有檢測裝置，通過檢測絲杠的角位移（轉(zhuǎn)角）和轉(zhuǎn)速，間接地檢測移動部件的實(shí)際位移量，然后反饋到CNC裝置中進(jìn)行位置比較，用比較的差值進(jìn)行控制。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)：①精度介于開環(huán)、閉環(huán)之間。②設(shè)計(jì)和調(diào)整較容易。③系統(tǒng)的較穩(wěn)定。④檢測角位移。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床應(yīng)用：

配備精密滾珠絲杠的半閉環(huán)控制系統(tǒng)得到廣泛采用。滾珠絲杠結(jié)構(gòu)示意圖

1-絲杠

2-滾珠

3-回珠管

4-螺母

4.按數(shù)控系統(tǒng)功能水平的分類數(shù)控機(jī)床按數(shù)控系統(tǒng)功能水平可分為低、中、高三檔。檔次功能低檔數(shù)控機(jī)床中檔數(shù)控機(jī)床高檔數(shù)控機(jī)床進(jìn)給當(dāng)量和進(jìn)給速度進(jìn)給當(dāng)量為10μm，進(jìn)給速度在8-15m／min進(jìn)給當(dāng)量為1μm，進(jìn)給速度為15-24m／min進(jìn)給當(dāng)量為0.1μm，進(jìn)給速度為15-100m／min伺服進(jìn)給系統(tǒng)

開環(huán)、步進(jìn)電動機(jī)

半閉環(huán)直流伺服系統(tǒng)或交流伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)、電動機(jī)主軸、直線電動機(jī)聯(lián)動軸數(shù)2-3軸3-4軸3軸以上通信功能

無

RS232或DNC接口

RS232、RS485、DNC、MAP接口顯示功能

數(shù)碼管顯示或簡單的CRT字符顯示功能較齊全的CRT顯示或液晶顯示功能齊全的CRT(三維動態(tài)圖形顯示)內(nèi)裝PLC

無

有

有強(qiáng)功能的PLC，有軸控制的擴(kuò)展功能主CPU

8位或16位CPU由16位向32位CPU過渡32位向64位CPU發(fā)展四、常用驅(qū)動元件驅(qū)動元件是伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，對系統(tǒng)的特性有極大的影響，它的發(fā)展和進(jìn)步是推動數(shù)控機(jī)床發(fā)展的重要因素。驅(qū)動元件的發(fā)展大致分為以下幾個(gè)階段：

50年代，采用步進(jìn)電機(jī)。目前只應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。

60～70年代，采用步進(jìn)電機(jī)和電液伺服電機(jī)?，F(xiàn)已基本不用。

70～80年代，采用直流伺服電機(jī)，目前在我國廣泛使用。

80年代以后，采用交流伺服電機(jī)，是比較理想的驅(qū)動元件。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的特殊電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上無繞組且制有若干個(gè)均勻分布的齒，在定子上有勵(lì)磁繞阻。當(dāng)有脈沖輸入時(shí)，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個(gè)固定的角度，其角位移量與輸入脈沖個(gè)數(shù)嚴(yán)格地成正比，在時(shí)間上也與輸入脈沖同步。當(dāng)無脈沖時(shí)，在繞組電源的激勵(lì)下，氣隙磁場能使轉(zhuǎn)子保持原有位置不變而處于定位狀態(tài)。1、步進(jìn)電機(jī)１按其運(yùn)動方式分：有旋轉(zhuǎn)式、直線運(yùn)動式、平面運(yùn)動式和滾切運(yùn)動式。２按其勵(lì)磁相數(shù)可分為三相、四相、五相、六相甚至八相步進(jìn)電機(jī)等；３按使用場合分：有功率步進(jìn)電機(jī)和控制步進(jìn)電機(jī)；４按其工作原理分：有磁電式、反應(yīng)式（磁阻式）、永磁感應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)等；５按使用頻率分：有高頻步進(jìn)電機(jī)和低頻步進(jìn)電機(jī)；６按結(jié)構(gòu)分：有單段式（徑向式）、多段式（軸向式）等。（一）步進(jìn)電機(jī)的分類盡管步進(jìn)電機(jī)種類很多，其基本原理實(shí)質(zhì)都是一致的?，F(xiàn)以三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例，說明其工作原理:在步進(jìn)電機(jī)定子上有三對磁極，上面繞有勵(lì)磁繞組，分別稱為A相、B相和C相。轉(zhuǎn)子上帶有等距小齒（圖中有四個(gè)齒）,如果先將A相加上電脈沖，則有：

AABBCC1234(a)A相通電（二）步進(jìn)電機(jī)工作原理

AABBCC1234如果將B相加上電脈沖，則有：(b)

B相通電轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)30。

AABBCC1234(a)A相通電（二）步進(jìn)電機(jī)工作原理如果再將C相加上電脈沖，則有：

AABBCC1234(c)

C相通電轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)30。

AABBCC1234(b)

B相通電轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)30。

AABBCC1234(a)A相通電（二）步進(jìn)電機(jī)工作原理

這種三相勵(lì)磁繞組依次單獨(dú)通電，切換三次為一個(gè)循環(huán)，稱為三相單三拍通電方式。由于每次只有一相磁極通電，易在平衡位置附近發(fā)生振蕩，而且在各相磁極通電切換的瞬間，電機(jī)失去自鎖力，容易造成失步。為改善其工作性能，可采用三相六拍的通電方式，其通電方式及通電順序?yàn)锳→AB→B→BC→C→CA→A…或者A→AC→C→CB→B→BA→A…這種通電方式當(dāng)由A相通電轉(zhuǎn)為AB相共同通電時(shí)，轉(zhuǎn)子磁極將同時(shí)受到A相與B相的吸引，它就停在AB兩相磁極中間，這時(shí)它轉(zhuǎn)過的角度是15。這種通電方式在切換時(shí)，始終有一相磁極不斷電，故而工作較穩(wěn)定，且在相同頻率下，每相導(dǎo)通的時(shí)間增加，平均電流增加，從而可以提高電磁轉(zhuǎn)矩、啟動頻率及連續(xù)運(yùn)行頻率等特性。顯然，通入脈沖頻率越高，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就越高，且電機(jī)每步轉(zhuǎn)過的角度越小，所能達(dá)到的位置精度也越高。。（二）步進(jìn)電機(jī)工作原理（１）步距角步進(jìn)電機(jī)每接受一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度，稱為步距角。它是決定開環(huán)伺服系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的重要參數(shù)。

α＝360／mkz

式中α——步距角；

m——定子勵(lì)磁繞組的相數(shù)；

z——轉(zhuǎn)子齒數(shù)；

k——通電方式系數(shù)，單拍時(shí)，k=1；雙拍時(shí)，k＝2。。（三）步進(jìn)電機(jī)的主要特性參數(shù)

（2）最大啟動轉(zhuǎn)矩步進(jìn)電機(jī)在啟動時(shí)能帶動的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩，如步進(jìn)電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過此值，則電機(jī)不能啟動。其值越大，則承載能力越強(qiáng)。（3）起動頻率步進(jìn)電機(jī)在啟動時(shí)，從靜止?fàn)顟B(tài)突然啟動而不丟步的最高頻率。它與負(fù)載慣量有關(guān)，一般地它隨負(fù)載的增加而減小。（4）連續(xù)運(yùn)行最高頻率步進(jìn)電機(jī)啟動之后，控制脈沖的頻率可進(jìn)一步提高。能夠跟上控制脈沖的頻率而不失步的最高頻率，稱為連續(xù)運(yùn)行最高頻率。它隨負(fù)載的增加而下降，它比最高啟動頻率大許多，因它不需克服慣性力矩。它代表著步進(jìn)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。目前世界最高值可達(dá)7000r／min。脈沖分配器：通過脈沖指令，按一定順序?qū)ɑ蚪刂构β史糯笃?，使電機(jī)相應(yīng)的勵(lì)磁繞組通電或斷電的裝置叫脈沖分配器，也叫環(huán)形分配器。它由門電路、觸發(fā)器等基本邏輯功能元件組成。步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，由方向指令控制。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速分別由指令脈沖的頻率與數(shù)量決定。脈沖分配可由硬件或軟件來實(shí)現(xiàn)。脈沖分配器功率放大器步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給脈沖運(yùn)動方向（四）步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的工作原理，我們知道步進(jìn)電機(jī)的角位移量與指令脈沖的個(gè)數(shù)成正比，旋轉(zhuǎn)方向與通電方向有關(guān)。因此步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電路，必須能控制步進(jìn)電機(jī)各相勵(lì)磁繞組電信號的通電斷電變化頻率、次數(shù)和通電順序。這個(gè)工作由脈沖分配器和功率放大器來完成。

由于數(shù)控機(jī)床的自身特點(diǎn)，如位移精度高、調(diào)速范圍廣、承載能力強(qiáng)、運(yùn)動穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快等，對伺服電機(jī)的要求較高，特別是要具有較大的轉(zhuǎn)矩——慣量比。直流伺服電機(jī)具有較好的調(diào)速特性，尤其是直流電機(jī)具有較硬的機(jī)械特性，因此直流電機(jī)在數(shù)控機(jī)床中使用較廣泛。然而一般的直流電機(jī)因其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量較大，其輸出轉(zhuǎn)矩相對小，動態(tài)特性不好，不能滿足機(jī)械加工的要求，特別是在低速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下更是如此。因此，直流電機(jī)必須改進(jìn)結(jié)構(gòu)提高其特性，才能用于數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)。

2、直流伺服電機(jī)1．小慣量直流伺服電機(jī)為使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量盡可能的小，這種電機(jī)一般都做成細(xì)長形，轉(zhuǎn)子光滑無槽。其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)動慣量比一般直流電機(jī)小一個(gè)數(shù)量級，機(jī)械時(shí)間常數(shù)小，加減速能力強(qiáng)，響應(yīng)快，動態(tài)特性好。再加上其氣隙尺寸大，采用高磁能永久磁鐵，勵(lì)磁繞組在鐵心表面，因而繞組自磁小，電樞電流可增大。所以其瞬時(shí)峰值轉(zhuǎn)矩可為額定轉(zhuǎn)矩的十倍以上，調(diào)速范圍寬，低速運(yùn)轉(zhuǎn)平