數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

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1、www.plcworld.cn數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)www.plcworld.cnwww.plcworld.cn數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)?概述?數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)?數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)www.plcworld.cnwww.plcworld.cn5.1概述?伺服系統(tǒng)的組成?數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求?伺服系統(tǒng)的分類www.plcworld.cnwww.plcworld.cn一、伺服系統(tǒng)的組成?數(shù)控伺服系統(tǒng)由伺服電機(jī)（M）、驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制轉(zhuǎn)換電路、電力電子驅(qū)動(dòng)放大模塊、電流調(diào)解單元、速度調(diào)解單元、位置調(diào)解單元和相應(yīng)的檢測(cè)裝置（如光電脈沖編碼器G）等組成。一般閉環(huán)伺服系統(tǒng)的

2、結(jié)構(gòu)如圖5.1所示。它是一個(gè)三環(huán)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中，外環(huán)是位置環(huán)，中環(huán)是速度環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn伺服系統(tǒng)的組成?位置環(huán)由位置調(diào)節(jié)控制模塊、位置檢測(cè)和反饋控制部分組成；?速度環(huán)由速度比較調(diào)節(jié)器、速度反饋和速度檢測(cè)裝置（如測(cè)速發(fā)電機(jī)、光電脈沖編碼器等）組成；?電流環(huán)由電流調(diào)節(jié)器、電流反饋和電流檢測(cè)環(huán)節(jié)組成。電力電子驅(qū)動(dòng)裝置由驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路和功率放大器等組成。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn二、數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求1）精度高?伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能復(fù)現(xiàn)輸入量的精確程度。作為數(shù)

3、控加工，對(duì)定位精度和輪廓加工精度要求都比較高，定位精度一般允許的偏差為0.01~0.001mm，甚至0.1。輪廓加工精度與速度控制、聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)的協(xié)調(diào)一致控制有關(guān)。在速度控制中，要求較高的調(diào)速精度，具有比較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)能力，對(duì)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)精度要求都比較高。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求2）穩(wěn)定性好?穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下，能在短暫的調(diào)節(jié)過程后，達(dá)到新的或者恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)，對(duì)伺服系統(tǒng)要求有較強(qiáng)的抗干擾能力。穩(wěn)定性是保證數(shù)控機(jī)床正常工作的條件，直接影響數(shù)控加工的精度和表面粗糙度。www.pl

4、cworld.cnwww.plcworld.cn數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求3）快速響應(yīng)?快速響應(yīng)是伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的重要指標(biāo)，它反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。為了保證輪廓切削形狀精度和低的加工表面粗糙度，要求伺服系統(tǒng)跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快。一方面要求過渡過程（電機(jī)從靜止到額定轉(zhuǎn)速）的時(shí)間要短，一般在200ms以內(nèi)，甚至小于幾十毫秒；另一方面要求超調(diào)要小。這二方面的要求往往是矛盾的，實(shí)際應(yīng)用中要采取一定措施，按工藝加工要求做出一定的選擇。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求4）調(diào)速范圍寬?調(diào)速范圍是Rn指生產(chǎn)機(jī)械要求電機(jī)

5、能提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比。通常表示為：nmaxR?nnmin?在數(shù)控機(jī)床中，由于加工用刀具，被加工材質(zhì)及零件加工要求的不同，進(jìn)給伺服系統(tǒng)需要具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。目前較先進(jìn)的水平是，在分辨率為1的情況下，進(jìn)給速度范圍為0~240m/min，且無級(jí)連續(xù)可調(diào)。但對(duì)于一般的數(shù)控機(jī)床而言，要求進(jìn)給伺服系統(tǒng)在0~24m/min進(jìn)給速度范圍內(nèi)都能工作就足夠了。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求5）低速大轉(zhuǎn)矩?機(jī)床加工的特點(diǎn)是，在低速時(shí)進(jìn)行重切削。因此，要求伺服系統(tǒng)在低速時(shí)要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。進(jìn)給坐標(biāo)的伺服控制屬于恒轉(zhuǎn)矩

6、控制，在整個(gè)速度范圍內(nèi)都要保持這個(gè)轉(zhuǎn)矩；主軸坐標(biāo)的伺服控制在低速時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩控制，能提供較大轉(zhuǎn)矩；在高速時(shí)為恒功率控制，具有足夠大的輸出功率。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn三、伺服系統(tǒng)的分類（1）按調(diào)節(jié)理論分類?開環(huán)伺服系統(tǒng)?閉環(huán)伺服系統(tǒng)?半閉環(huán)系統(tǒng)www.plcworld.cnwww.plcworld.cn伺服系統(tǒng)的分類（2）按使用的執(zhí)行元件分類?電液伺服系統(tǒng)?電氣伺服系統(tǒng)（步進(jìn)伺服系統(tǒng)、直流伺服系統(tǒng)、交流伺服系統(tǒng)）www.plcworld.cnwww.plcworld.cn伺服系統(tǒng)的分類（3）按被控對(duì)象分類?進(jìn)給伺服系統(tǒng)?主軸伺服系

7、統(tǒng)www.plcworld.cnwww.plcworld.cn伺服系統(tǒng)的分類（4）按反饋比較控制方式分類?脈沖、數(shù)字比較伺服系統(tǒng)?相位比較伺服系統(tǒng)?幅值比較伺服系統(tǒng)?全數(shù)字伺服系統(tǒng)www.plcworld.cnwww.plcworld.cn5.2數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)?主軸驅(qū)動(dòng)裝置及工作特性?主軸分段無極變速及控制?主軸準(zhǔn)?？刂?主軸與進(jìn)給軸關(guān)聯(lián)控制www.plcworld.cnwww.plcworld.cn一、主軸驅(qū)動(dòng)裝置及工作特性（1）主軸電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置?數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由主軸驅(qū)動(dòng)裝置和主軸電動(dòng)機(jī)兩部分構(gòu)成，有直流電動(dòng)機(jī)及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置和交流電動(dòng)機(jī)及相應(yīng)

8、的驅(qū)動(dòng)裝置