《数控机床伺服驱动系统》.pdf

数控机床伺服驱动系统 数控机床伺服驱动系统 概述 数控机床主轴驱动系统 数控机床进给驱动系统 5.1 概述 伺服系统的组成 数控机床对伺服系统的基本要求 伺服系统的分类 一、伺服系统的组成 数控伺服系统由伺服电机（M）、驱动信号控制转换电 路、电力电子驱动放大模块、电流调解单元、速度调解单 元、位置调解单元和相应的检测装置（如光电脉冲编码器 G）等组成。一般闭环伺服系统的结构如图5.1所示。它是 一个三环结构系统，其中，外环是位置环，中环是速度 环，内环为电流环。 伺服系统的组成 位置环由位置调节控制模块、位置检测和反馈控制部分组 成； 速度环由速度比较调节器、速度反馈和速度检测装置（如 测速发电机、光电脉冲编码器等）组成；  电流环由电流调节器、电流反馈和电流检测环节组成。电 力电子驱动装置由驱动信号产生电路和功率放大器等组 成。 二、数控机床对伺服系统的基本要求 1）精度高 伺服系统的精度是指输出量能复现输入量的精确 程度。作为数控加工，对定位精度和轮廓加工精 度要求都比较高，定位精度一般允许的偏差为 0.01~0.001mm，甚至0.1 。轮廓加工精度与速度 控制、联动坐标的协调一致控制有关。在速度控 制中，要求较高的调速精度，具有比较强的抗负 载扰动能力，对静态、动态精度要求都比较高。 数控机床对伺服系统的基本要求 2 ）稳定性好 稳定性是指系统在给定输入或外界干扰作 用下，能在短暂的调节过程后，达到新的 或者恢复到原来的平衡状态，对伺服系统 要求有较强的抗干扰能力。稳定性是保证 数控机床正常工作的条件，直接影响数控 加工的精度和表面粗糙度。 数控机床对伺服系统的基本要求 3 ）快速响应 快速响应是伺服系统动态品质的重要指标，它反 映了系统的跟踪精度。为了保证轮廓切削形状精 度和低的加工表面粗糙度，要求伺服系统跟踪指 令信号的响应要快。一方面要求过渡过程（电机 从静止到额定转速）的时间要短，一般在200ms 以内，甚至小于几十毫秒；另一方面要求超调要 小。这二方面的要求往往是矛盾的，实际应用中 要采取一定措施，按工艺加工要求做出一定的选 择。 数控机床对伺服系统的基本要求 4 ）调速范围宽 R 调速范围是 指生产机械要求电机能提供的最高转速和最 n 低转速之比。通常表示为： n R max n n min 在数控机床中，由于加工用刀具，被加工材质及零件加工 要求的不同，进给伺服系统需要具有足够宽的调速范围。 目前较先进的水平是，在分辨率为1的情况下，进给速度 范围为0~240m/min，且无级连续可调。但对于一般的数 控机床而言，要求进给伺服系统在0~24m/min进给速度范 围内都能工作就足够了。 数控机床对伺服系统的基本要求 5 ）低速大转矩 机床加工的特点是，在低速时进行重切 削。