《数控机床电气故障诊断与维修》项目四任务一数控车床伺服系统电路故障概述

2024/6/271项目四数控车床伺服系统电路故障教学纲要任务一任务二任务三任务四任务五任务六任务一

数控车床伺服系统电路故障概述2024/6/272学习目标：

1.了解伺服系统组成结构。2.掌握伺服系统故障特点。任务描述：

伺服系统又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。本任务让学生掌握伺服系统相关故障诊断与维修方法。教学纲要任务一任务二任务三任务四任务五任务六2024/6/273知识储备教学纲要任务一任务二任务三任务四任务五任务六一、伺服系统是指利用某一部件(如控制杆)的作用能使系统所处的状态到达或接近某一预定值,并能将所需状态(所需值)和实际状态加以比较,依照它们的差别(有时是这一差别的变化率)来调节控制部件的自动控制系统。1.主要作用1）以小功率指令信号去控制大功率负载；2）在没有机械连接的情况下，由输入轴控制位于远处的输出轴，实现远距同步传动；3）使输出机械位移精确地跟踪电信号，如记录和指示仪表等。2.主要分类1)从系统组成元件的性质来看，有电气伺服系统、液压伺服系统和电气-液压伺服系统及电气-电气伺服系统等；2)从系统输出量的物理性质来看，有速度或加速度伺服系统和位置伺服系统等；3从系统中所包含的元件特性和信号作用特点来看，有模拟式伺服系统和数字式伺服系统；4）从系统的结构特点来看，有单回伺服系统、多回伺服系统和开环伺服系统、闭环伺服系统。5）伺服系统按其驱动元件划分，有步进式伺服系统、直流电动机（简称直流电机）伺服系统、交流电动机（简称交流电机）伺服系统。2024/6/274知识储备教学纲要任务一任务二任务三任务四任务五任务六3.性能要求1)稳定性好：作用在系统上的扰动消失后，系统能够恢复到原来的稳定状态下运行或者在输入指令信号作用下，系统能够达到新的稳定运行状态的能力，在给定输入或外界干扰作用下，能在短暂的调节过程后到达新的或者回复到原有平衡状态；2)精度高：伺服系统的精度是指输出量能跟随输入量的精确程度。作为精密加工的数控机床，要求的定位精度或轮廓加工精度通常都比较高，允许的偏差一般都在0.01～0.00lmm之间；3)快速响应性好：有两方面含义，一是指动态响应过程中，输出量随输入指令信号变化的迅速程度，二是指动态响应过程结束的迅速程度。快速响应性是伺服系统动态品质的标志之一，即要求跟踪指令信号的响应要快，一方面要求过渡过程时间短，一般在200ms以内，甚至小于几十毫秒；另一方面，为满足超调要求，要求过渡过程的前沿陡，即上升率要大。4)节能高：由于伺服系统的快速相应，注塑机能够根据自身的需要对供给进行快速的调整，能够有效提高注塑机的电能的利用率，从而达到高效节能。2024/6/275知识储备教学纲要任务一任务二任务三任务四任务五任务六4.主要结构：由三部分组成：控制器，功率驱动装置，反馈装置和电动机。1）控制器按照数控系统的给定值和通过反馈装置检测的实际运行值的差，调节控制量；2）功率驱动装置作为系统的主回路，一方面按控制量的大小将电网中的电能作用到电动机之上，调节电动机转矩的大小，另一方面按电动机的要求把恒压恒频的电网供电转换为电动机所需的交流电或直流电；电动机则按供电大小拖动机械运转。5.主要特点1）精确的检测装置：以组成速度和位置闭环控制；2）有多种反馈比较原理与方法：根据检测装置实现信息反馈的原理不同，伺服系统反馈比较的方法也不相同。常用的有脉冲比较、相位比较和幅值比较3种；2024/6/276知识储备教学纲要任务一任务二任务三任务四任务五任务六3）高性能的伺服电动机(简称伺服电机)：用于高效和复杂型面加工的数控机床，伺服系统将经常处于频繁的启动和制动过程中。要求电机的输出力矩与转动惯量的比值大，以产生足够大的加速或制动力矩。要求伺服电机在低速时有足够大的输出力矩且运转平稳，以便在与机械运动部分连接中尽量减少中间环节；4）宽调速范围的速度调节系统，即速度伺服系统：从系统的控制结构看，数控机床的位置闭环系统可看作是位置调节为外环、速度调节为内环的双闭环自动控制系统，其内部的实际工作过程是把位置控制输入转换成相应的速度给定信号后，再通过调速系统驱动伺服电机，实现实际位移。数控机床的主运动要求调速性能也比较高，因此要求伺服系统为高性能的宽调速系统。2024/6/277知识储备教学纲要任务一任务二任务三任务四任务五任务六5.常见伺服驱动器2024/6/278知识储备教学纲要任务一任务二任务三任务四任务五任务六5.常见伺服驱动器2024/6/279知识储备教学纲要任务一任务二任务三任务四任务五任务六二、伺服系统相关电路图2024/6/2710知识储备教学纲要任务一任务二任务三任务四任务五任务六二、伺服系统相关电路图2024/6/2711知识储备教学纲要任务一任务二任务三任务四任务五任务六二、伺服系统相关电路图2024/6/2712知识储备教学纲要任务一任务二任务三任务四任务五任务六二、伺服系统相关