数控机床的进给伺服系统ppt课件.ppt
第八章 数控机床的进给伺服系统,淮海工学院,一、伺服系统的组成 数控机床的伺服系统按其功能可分为： 进给伺服系统 主轴伺服系统 主轴伺服系统用于控制机床主轴的转动。,7.1概述,淮海工学院,进给伺服系统是以机床移动部件（如工作台）的位置和速度作为控制量的自动控制系统。 伺服驱动装置 组成 伺服电机 机械传动机构 执行部件,7.1概述,淮海工学院,进给伺服系统的作用： 1、接受数控装置发出的进给速度和位移指令信号。 2、由伺服驱动装置作一定的转换和放大。 3、经伺服电机和机械传动机构，驱动机床的工作台等执行部件实现工作进给或快速运动。,7.1概述,淮海工学院,进给伺服系统功能：,根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置，以及几个执行部件按一定规律运动所合成的运动轨迹。,7.1概述,淮海工学院,二、 对伺服系统的基本要求 1. 位移精度高 2. 稳定性好 3. 快速响应 4. 调速范围宽 5. 低速大扭矩,7.1概述,淮海工学院,三、伺服系统的分类,数控机床的伺服系统按其控制原理和有无位置反馈装置分为： 开环伺服系统 闭环伺服系统按其用途和功能分为： 进给驱动系统 主轴驱动系统,7.1概述,淮海工学院,按驱动执行元件的动作原理分为电液伺服驱动系统 直流伺服驱动系统电气伺服驱动系统 交流伺服驱动系统 直线电动机伺服系统,7.1概述,淮海工学院,（一）开环伺服系统 开环伺服系统采用步进电机作为驱动元件；没有位置反馈回路和速度反馈回路； 设备投资低，调试维修方便，但精度差，高速扭矩小； 用于中、低档数控机床及普通机床改造。,7.1概述,淮海工学院,图7-1开环伺服系统,7.1概述,淮海工学院,（二）闭环伺服系统闭环伺服系统的位置检测装置安装在机床的工作台上； 检测装置构成闭环位置控制。 闭环方式被大量用在精度要求较高的大型数控机床上。,7.1概述,淮海工学院,图7-2闭环伺服系统,7.1概述,淮海工学院,（三）半闭环伺服系统,位置检测元件安装在电动机轴上或丝杠上，用以精确控制电机的角度，为间接测量；坐标运动的传动链有一部分在位置闭环以外，其传动误差没有得到系统的补偿；半闭环伺服系统的精度低于闭环系统。适用于精度要求适中的中小型数控机床。,7.1概述,淮海工学院,图7-3 半闭环伺服系统,7.1概述,淮海工学院,四、 进给驱动与主轴驱动,进给伺服系统包括 速度控制环 位置控制环 用于数控机床工作台或刀架坐标的控制系统。 主轴伺服系统控制机床主轴的旋转运动。,7.1概述,淮海工学院,五、交流伺服电机特点：转子惯量比直流电机小，动态响应好。容易维修，制造简单适合于在较恶劣环境中使用，易于向大容量、高速度方向发展性能优异，已达到或超过直流伺服系统，交流伺服电机已在数控机床中得到广泛应用。,7.1概述,淮海工学院,7.2步进电机及其驱动装置,一、步进电机工作原理 步进电机伺服系统是典型的开环控制系统，在此系统中，步进电机受驱动线路控制，将进给脉冲序列转换成为具有一定方向、大小和速度的机械转角位移，并通过齿轮和丝杠带动工作台移动。,淮海工学院,图74 步进电机,淮海工学院,淮海工学院,图7-6 三相反应式步进电机结构,步进电机结构： 定子 转子,7.2步进电机及其驱动装置,淮海工学院,图7-7 步进电机工作原理,淮海工学院,二、步进电机的主要性能指标,1. 步距角和步距误差 2. 静态转矩与矩角特性3起动矩频特性4.空载起动频率fq(步s)5. 运行矩频特性6. 矩频特性与动态转矩,7.2步进电机及其驱动装置,淮海工学院,三 步进电机功率驱动,步进电机驱动线路完成由弱电到强电的转换和放大，也就是将逻辑电平信号变换成电机绕组所需的具有一定功率的电流脉冲信号。 脉冲发生器驱动控制电路组成 环形分配器 功率放大器,7.2步进电机及其驱动装置,淮海工学院,四、开环控制步进式伺服系统的工作原理,工作台位移量的控制工作台进给速度的控制3. 工作台运动方向的控制,7.2步进电机及其驱动装置,淮海工学院,7.3 交流伺服系统,一、数控机床用交流电机 交流伺服系统按电机种类： 同步型 异步型（感应电机） 数控机床进给伺服系统中多采用永磁式同步电机。,淮海工学院,二、交流电机的速度控制,交流电机的调速交流异步电机的转速表达式为： （r/min） (7-7)式中 f1定子电源频率（Hz）； p磁极对数； s转差率。,7.3 交流伺服系统,淮海工学院,三、交流电机的变频调速变频调速的主要环节是能为交流电机提供变频电源的变频器。变频器的功用将频率固定（电网频率为50Hz）的交流电，变换成频率连续可调（0400Hz）的交流电。变频器可分为 交-直-交变频器 交-交变频器,7.3 交流伺服系统,淮海工学院,交流伺服电动机与步进电动机的性能比较,1、交流伺服电动机不会失步；2、具有稳定的转矩特性，可达更高的生产速度。,7.3 交流伺服系统,淮海工学院,
