数控技术及应用第2版 教学配套课件 郑晓峰 主编 第四章 伺服系统.pdfVIP

第四章 伺服系统 本章着重介绍了伺服系统的概念及分类；步进电动机 及其驱动电路；交流电动机伺服系统的工作原理及控制方 法，典型交流伺服驱动装置的介绍；直流伺服电动机的工 作原理及调速特性。通过学习重点掌握步进电动机的工作 原理、主要特性及其驱动控制；初步了解步进电动机的选 择方法；掌握交流电动机伺服系统的工作原理及其调速方 法。 第一节 概 述 • 一、伺服系统的组成与分类 1.开环伺服系统 图4-1 开环伺服系统 第一节 概 述 • 2.半闭环伺服系统 图4-2 半闭环伺服系统 第一节 概 述 • 3. 闭环伺服系统 图4-3 闭环控制系统 第一节 概 述 • 二、伺服系统的基本要求 • 根据机械切削加工的特点，数控机床对进 给驱动有如下要求： • 1．位移精度高 • 2 ．调速范围宽 • 3．响应速度快 • 4 ．稳定性好 • 5．低速大转矩 第一节 概 述 • 数控机床对主轴驱动的要求： • 1)能提供大的切削功率； • 2)调速范围达200 ：1，以利于选择合适的 主轴转速； • 3)能满足不同的加工要求，在一定速度范围 内保持恒转矩或恒功率切削。 第二节 步进电动机及驱动电路 • 一、步进电动机的工作原理和主要特性 • (一)步进电动机的工作原理 图4-4 三相反应式步进电动机的结构图 第二节 步进电动机及驱动电路 图4-5 三相反应式步进电动机工作原理图 第二节 步进电动机及驱动电路 • （二）步进电动机的主要特性 • 1．步距角θs和步距误差Δθs • 2 ．静态转矩和矩角特性 图4-6 步进电动机的静态矩角特性 第二节 步进电动机及驱动电路 • 3．最大起动转矩Mq • 4 ．最高起动频率fq 图4-7步进电动机的起动转矩 • 5．连续运行的最高工作频率fmax • 6 ．矩频特性曲线 • 7．步进电动机的选用 第二节 步进电动机及驱动电路 • 二、步进电动机的驱动控制 • 1．环形脉冲分配器 • 2 ．步进电动机驱动电源（功率放大器） • （1）单电压驱动电路如图4-9所示 • 图4-9 单电压驱动电路原理图 第二节 步进电动机及驱动电路 • （2 ）高低压驱动电路 图4-11 高低压驱动电路原理图 第二节 步进电动机及驱动电路 • （3 ）恒流斩波驱动电路 图4-10 驱动电路波形图 第二节 步进电动机及驱动电路 图4-12 斩波驱动电路原理图 第二节 步进电动机及驱动电路 三、开环控制步进电动机伺服系统的工作原理 • 1．工作台位移量的控制 • 2 ．工作台运动方向的控制 四、步进电动机驱动装置应用实例介绍 第二节 步进电动机及驱动电路 • 为使初学者了解和掌握步进电动机在实际 使用时接线方式及控制方法。下面以上海 开通数控公司KT350系列五相混合式步进电 动机驱动器为例，介绍步进电动机驱动器 的使用方法。如图4-13所示步进电动机驱 动器的外形图。在实现步进电动机的控制 中，用户需要掌握接线端子排、D型连接器 CN1及4位拔动开关使用方法，其中接线端 子排的意义见表4-3 。 第二节 步进电动机及驱动电路 图4-13 步进电动机驱动器的外形 图4-13 中的拔动开关