数控加工-伺服系统2.pptVIP

2.5 伺服系统 2.5 .1 、伺服系统定义 伺服驱动系统的性能 每一个脉冲使机床移动部件产生的位移量叫做脉冲当量。目前所使用的数控系统脉冲当量通常为0.001mm/脉冲。 2.5 .2 、数控机床伺服驱动系统的基本组成 机床的伺服驱动图 2.5 .3 、数控机床伺服驱动系统的分类 按控制原理和有无检测环节分类 开环：无检测,经济型数控和老设备改造 半闭环：检测丝杠转角（检测的是系统中间结果） 闭环：检测工作台直线位移（检测的是系统最终结果） (1)开环进给伺服系统 开环进给伺服系统通常不带有位置检测元件。 信号流是单向的（数控装置→进给系统，精度相对不高，但结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床。 (2)．闭环进给伺服系统(检测工作台直线位移） 闭环进给控制系统带有位置检测元件，随时可以检测出工作台的实际位移，并反馈给数控装置，并与设定的指令值进行比较，利用其差值控制伺服电动机，直至差值为零为止。 一般用于高档机床，价格昂贵） (3)半闭环进给伺服系统（检测丝杠转角） 半闭环进给伺服系统是将位置检测元件安装在伺服电动机的轴上或滚珠丝杠的端部，不直接反馈机床的位移量，而是检测伺服机构的转角，将此信号反馈给数控装置进行指令值比较，用差值控制伺服电动机。 按执行元件分 电气伺服驱动：电机驱动（步进电机、直流伺服电机（频繁起动，制动，快速定位等优点，但有电刷，需要维护），交流伺服电机（易于维护，制造简单） ）最常用。 电液伺服驱动：由电液伺服阀、低速大转矩液压马达或液压缸，位置检测等元件组成 2.5 .4 、 驱动元件 按机床中传动机械的用途和功能分分为进给伺服与主轴伺服 伺服系统驱动电机 步进电动机（最简单，价格最低，精度不高） 直流伺服电动机 交流伺服电动机 直接驱动电动机（电主轴） 步进电机 步进伺服是一种用脉冲信号进行控制，并将脉冲信号转换成相应的角位移的控制系统。其角位移与脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比，通过改变脉冲频率可调节电动机的转速。 如果停机后某些绕组仍保持通电状态，则系统还具有自锁能力。 步进电动机每转一周都有固定的步数，如500步、1000步、50 000步等等，从理论上讲其步距误差不会累计。 步进电机的种类 步进电机的结构 步进电机的工作原理 基本结论 步进电机定子绕阻通电状态每改变一次，它的转子转过一个固定的角度，即电机的步距角； 改变步进电机定子绕阻的通电顺序，其转子的旋转方向随之改变; 步进电机定子绕阻通电状态变化的频率越高，转子的转速越高; 步距角与定子绕阻相数m、转子齿数z、通电方式k有关。 2.5 .5 、检测装置 光栅（应用多,直接检测直线位移） 光栅尺的构造和种类 标尺光栅 固定在机床活动部件上 指示光栅 安装在读数头内 编码器（应用多, 检测转角位移） 编码盘的种类 从结构上编码盘可分为： 接触式编码盘 光电式编码盘 电磁式编码盘 要求 伺服系统定义 按控制原理和有无检测环节分类的开环、半闭环、闭环伺服系统的特点 了解基本的步进电机和检测元件的原理 * * 自动控制中的伺服系统定义： 在自动控制系统中，把输出量能够以一定准确度跟随输入量的变化而变化的系统称为伺服系统。 具体在数控机床中,伺服驱动系统接收数控单元的位移/速度控制指令,驱动工作台/主轴按照控制指令的要求进行运动。 伺服驱动系统直接影响移动速度、跟踪精度、定位精度等一系列重要指标，是数控机床的关键技术。 比较控制环节 驱动控制单元 (电机） 执行元件 检测单元(反馈) 机床 位移/速度进给 指令 UmrichterSIMODRIVE 611 digital mit CNCSINUMERIK 840D E/R- Modul NCU Leistungsteil Bedientafelfront mit PCU 20/50/70 Drehstrom-Servomotoren进给电机 PeripherieSIMATIC S7-300 Drehstrom-Hauptspindelmotor主轴电机 按产生力矩原理分：反应式、激磁式 按输出力矩大小分：伺服式、功率式 按定子数：单定子、双定子、三定子、多定子 按各相绕阻分布：径向分相式、轴向分相式 检测装置是把位移和速度测量信号作为反馈信号，并将反馈信号转换成数字送回计算机，和脉冲指令信号相比较，以控制驱动元件正确运转。 参看检测技术教材 绝对值式磁尺 直线感应同步器、 磁栅、容栅 编码尺 长光栅 激光干涉仪 直线形 多级旋转变压器 旋转变压器、圆感