数控机床的伺服驱动系统介绍

第五章数控机床的伺服驱动系统概述开环步进式伺服驱动系统闭环伺服控制原理与系统CNC伺服系统

数控机床原理与系统西工大机电学院§5-1

概述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。数控机床原理与系统西工大机电学院机床的伺服驱动数控机床原理与系统西工大机电学院Umrichter

SIMODRIVE611digitalmitCNC

SINUMERIK840DE/R-ModulNCULeistungsteilBedientafelfront

mitPCU20/50/70Drehstrom-

ServomotorenPeripherie

SIMATICS7-300Drehstrom-

Hauptspindelmotor数控机床原理与系统西工大机电学院一、数控机床伺服驱动系统的基本组成比较控制环节驱动控制单元执行元件反馈检测单元机床进给指令注:开环、闭环、CNC（比较由软件实现）数控机床原理与系统西工大机电学院二、伺服驱动系统的性能1.进给速度调速范围大：5mm/min，10m/min2.位移精度要高：全程积累误差≤±5μm，与脉冲当量有关，δ↓，Δ↓；3.跟随误差要小：闭环自控系统动态性能要好；4.伺服系统的工作稳定性要好：抗干扰能力强，速度均匀、平稳，粗糙度低，过载4～6倍，低速爬行工作可靠，抗干扰性强；数控机床原理与系统西工大机电学院三、数控机床伺服驱动系统的分类按用途和功能分按控制原理和有无检测分按执行元件和动作原理分按控制方式分数控机床原理与系统西工大机电学院1.按用途和功能分进给驱动：转距大小,调速范围,调节精度,动态响应速度等；主轴驱动：足够的功率,宽的恒功率调节范围，速度调节范围；数控机床原理与系统西工大机电学院2.按控制原理和有无检测分开环：无检测,经济型数控和老设备改造闭环：半闭环（检测丝杠转角）和全闭环（检测工作台直线位移）数控机床原理与系统西工大机电学院3.按执行元件和动作原理分电液伺服驱动：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电气伺服驱动：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）数控机床原理与系统西工大机电学院4.按控制方式分模拟伺服方式数字伺服方式数控机床原理与系统西工大机电学院§5-2开环步进式伺服驱动系统执行元件是步进电机开环，无检测装置结构简单、容易调整控制精度低，速度受到限制。驱动控制单元执行元件机床进给指令数控机床原理与系统西工大机电学院一、步进电机的种类、结构及工作原理数控机床原理与系统西工大机电学院1.步进电机的种类按产生力矩原理分：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、轴向分相式数控机床原理与系统西工大机电学院2.步进电机的结构数控机床原理与系统西工大机电学院3.步进电机的工作原理数控机床原理与系统西工大机电学院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。数控机床原理与系统西工大机电学院4.步进电机的主要特征步距角α：0.5°～3°，决定控制精度，是决定步进式伺服系统脉冲当量的重要参数距角特性、最大静态转距Mjmax和启动转距Mq启动频率fq：空载时，步进电机由静止突然启动，并进入不丢步的正常运行所允许的最高频率连续运行的最高工作频率：保证不丢步运行的极限频率加减速特性：描述步进电机由静止到工作频率和由工作频率到静止的加减速过程中，定子绕阻通电状态的变化频率与时间的关系。数控机床原理与系统西工大机电学院二、步进式伺服驱动系统工作原理系统由“步进电机驱动线路”+“步进电机”组成，对工作台位移、速度和运动方向进行控制步进电机驱动线路步进电机机床进给指令数控机床原理与系统西工大机电学院1.挣工作台眠位移的乞控制进给脉烘冲个数贺N→定喝子绕阻威通电状数态改变奋次数N锋→角位裹移φ绳=αN走→工作崇台位移既L=φ茧t/3遮60°2.堪工作台遣进给速壮度的控踪蝶制进给脉冲妇频率f→党定子绕阻父通断电状饼态变化频瞎率f→步墨进电机转席速ω→工材作台进给茅速度v3.工将作台运动词方向的控详制定子绕阻脾通电顺序极改变→工克作台运动揭方向改变数控机床欧原理与系牌统西工大机纪电学院三、步进宰电机的驱孟动（控制其）线路功能：将一定豪频率f她、数量口N和方听向的进搬给脉冲鄙转换为菊控制步摘进电机饶定子各丽相绕阻籍通断电彩状态变暖化的频禽率、次缝数和顺损序的功攀率信号功率放大器环形分配器加减速电路脉冲混合电路加减脉冲分配电路进给脉冲至步进电机绕阻数控机影床原理跑与系统西工大机剖电学院1.哈脉冲混完合电路将脉冲进史给、手动寇进给、手竿动回原点糠、误差补继偿等混合温为正向或携负向脉冲衡进给信号2.加嗽减脉冲分涉配电路将同时存欣在正向或杀负向脉冲急合成为单易一方向的耀进给脉冲数控机床俗原理与系预统西工大机拦电学院3.加刊减速电路将单一方泥向的进给初脉冲调整枪为符合步许进电机加疑减速特性魂的脉冲，坐频率的变睁化要平稳叫，加减速你具有一定黄的时间常更数。同步器可逆计数器振荡器数模转换fafb数控机床秩原理与系野统西工大机台电学院4.苹环形分软配器将来自加桃减速电路跌的一系列矛进给脉冲流转换成控才制步进电宏机定子绕古阻通、断躁电的电平男信号，电竖平信号状阿态的改变遇次数及顺壳序与进给趁脉冲的个耳数及方向蹦对应。5.童功率放油大器将环形低分配器虏输出的走mA级呀电流进理行功率印放大，尝一般由塌前置放甜大器和套功率放侧大器组商成。数控机床询原理与系冒统西工大机炸电学院四、提高傅步进式伺固服驱动系院统精度的骆措施影响步进甚式伺服驱拣动系统精耻度的因素评：步进电哪机；丝杠螺益母传动油幅；由于受工耀艺和结构湿的限制，见常常从控松制线路采丝式取措施数控机灭床原理扎与系统西工大机币电学院1.细愈分电路把步进电除机的一步信分得再细清一些，减珠小脉冲当存量2.齿母隙补偿（反向禾间隙补搂偿）原因：左机械传捉动链在仅改变方招向时，闸由于间集隙的存宫在，会赴引起步咬进电机之的空走扩；补偿原意理：对储实际间灿隙进行豆实测并复保存，卖当工作冠台换向海时增加鸣输出脉授冲进行峡补偿。数控机床纪原理与系惧统西工大机刘电学院3.瓣螺距误揉差补偿原因：岔丝杠螺信距存在像制造误撞差，会亿直接影凳响工作值台的位姑置精度竭，需要老进行补鹿偿。补偿原理择：实测丝蜘杠全行程品误差分布颂曲线，在祸相应位置障时根据误示差分布进行补菊偿。实现方帖法安置两爷个补偿资杆按照螺距练误差在补抖偿杆上设历置档块工作台爆移动时征行程开绒关与档兰块接触甘时进行驱补偿数控机床蔽原理与系渠统西工大机字电学院谢谢观看/欢迎下载BYF吧AITH透IM冶EAN薄AVI禽SION牙OF损GOOD玻ONE