數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng).ppt

《數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng).ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)及位置檢測4.1概述數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)是以機(jī)床運(yùn)動部件的位置和速度作為控制量的自動控制系統(tǒng)，又稱位置隨動系統(tǒng)，簡稱伺服系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)主要有兩種:一種是進(jìn)給伺服系統(tǒng)，它控制機(jī)床各坐標(biāo)軸的切削進(jìn)給運(yùn)動，以直線運(yùn)動為主；另一種是主軸伺服系統(tǒng)，它控制主軸的切削運(yùn)動，以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動為主。數(shù)控機(jī)床的精度、穩(wěn)定性、可靠性及加工效率等技術(shù)指標(biāo)在很大程度上取決于伺服系統(tǒng)的性能。伺服系統(tǒng)的作用是接受數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給位移和速度指令信號，由伺服驅(qū)動電路作一定的轉(zhuǎn)換和放大后，經(jīng)伺服驅(qū)動裝置(直流或交流伺服電機(jī)、直線電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)等)和機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)床的工作臺等執(zhí)行部件進(jìn)行運(yùn)動

2、。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)與一般機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)有本質(zhì)上的差異，它能根據(jù)指令信號自動精確地控制執(zhí)行部件運(yùn)動的位移、方向和速度，以及數(shù)個執(zhí)行部件按一定的規(guī)律運(yùn)動以合成一定的運(yùn)動軌跡。1.數(shù)控伺服系統(tǒng)的組成1)開環(huán)伺服系統(tǒng)由驅(qū)動控制單元、執(zhí)行元件和機(jī)床組成。通常,執(zhí)行元件選用步進(jìn)電動機(jī)。2）閉環(huán)及半閉環(huán)伺服系統(tǒng)由執(zhí)行元件、驅(qū)動控制單元、機(jī)床以及反饋檢測元件、比較環(huán)節(jié)組成。2.伺服系統(tǒng)的分類1)按照控制方式的不同可分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)控制；2)按所用執(zhí)行元件可分為步進(jìn)伺服系統(tǒng)、直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)三類；3)按伺服系統(tǒng)的用途和功能可將伺服系統(tǒng)分為進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)和主軸驅(qū)動系統(tǒng)；4)按驅(qū)動方

3、式分類，將伺服系統(tǒng)分為液壓伺服驅(qū)動系統(tǒng)、電氣伺服驅(qū)動系統(tǒng)和氣壓伺服驅(qū)動系統(tǒng)；5)按控制信號分類,將伺服系統(tǒng)分為數(shù)字伺服系統(tǒng)、模擬伺服系統(tǒng)和數(shù)字模擬混合伺服系統(tǒng)等。3.伺服系統(tǒng)的要求1)足夠高的精度2)好的快速響應(yīng)性3)較寬的調(diào)速范圍4)可靠的系統(tǒng)穩(wěn)定性4.2伺服系統(tǒng)的驅(qū)動元件1.步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的電磁機(jī)械裝置。步進(jìn)電機(jī)的角位移與電脈沖信號數(shù)成正比，轉(zhuǎn)數(shù)與脈沖頻率成正比，轉(zhuǎn)向與通電相序有關(guān)。1)步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理步距角：每發(fā)一個脈沖，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度。脈沖當(dāng)量：每發(fā)一個脈沖，工作臺移動的位移量。(1)三項(xiàng)三拍控制所謂“三相”,是指步進(jìn)電動機(jī)

4、有三相定子繞組?！皢巍笔侵该看沃挥幸幌嗬@組通電，而“雙”是指每次有二相繞組通電，“三拍”是指，每三次轉(zhuǎn)換為一個循環(huán)，第四次則重復(fù)第一次的通電情況。其他相數(shù)的步進(jìn)電動機(jī)依此類推。三相三拍控制方式一種為雙三拍，這種方式同時(shí)有兩相繞組通電，通電順序?yàn)锳B－BC－CA－AB…(逆時(shí)針旋轉(zhuǎn))或AC－CB－BA－AC…(順時(shí)針旋轉(zhuǎn))。雙三拍控制方式的步距角仍為30°。(2)三項(xiàng)六拍采用三相六拍控制方式，步進(jìn)電動機(jī)的繞組通電順序?yàn)锳－AB－B－BC－C－CA－A….每切換一次，步進(jìn)電動機(jī)將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)15°。如通電順序改為A－AC－C－CB－B－BA－A…，則步進(jìn)電動機(jī)以步距角15°，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

5、2).步距角步距角：每發(fā)一個脈沖，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度。2.直流伺服電動機(jī)1)直流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理直流伺服電動機(jī)具有良好的啟動、制動和調(diào)速特性，可方便地在很寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑無極調(diào)速，故多采用對伺服電動機(jī)的調(diào)速性能要求較高的數(shù)控機(jī)床中。組成：定子、轉(zhuǎn)子、電刷與換相片直流電動機(jī)都存在一些固有的缺點(diǎn)，如電刷和換向器易磨損，需經(jīng)常維護(hù)。換向器換向時(shí)會產(chǎn)生火花，使電動機(jī)的最高速度受到限制，也使應(yīng)用環(huán)境受到限制，而且直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，所用鋼鐵材料消耗大，制造成本高。3。交流伺服電動機(jī)交流伺服電動機(jī)有異步型和同步型交流伺服電動機(jī)兩種。異步型交流伺服電動機(jī)指的是交流感應(yīng)電動

6、機(jī),它有三相和單相之分，也有鼠籠式和線繞式。應(yīng)用較多的是同步型交流伺服電動機(jī)。它的定子與感應(yīng)電動機(jī)一樣，都在定子上裝有對稱三相繞組。而轉(zhuǎn)子卻不同，按不同的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)又分電磁式及非電磁式兩大類。非電磁式又分為磁滯式、永磁式和反應(yīng)式多種。數(shù)控機(jī)床中多用永磁式同步電動機(jī)。與電磁式相比，永磁式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、效率較高；缺點(diǎn)是體積大、啟動特性欠佳。4。直線電動機(jī)直線電動機(jī)是一種能將電信號直接轉(zhuǎn)換成直線位移的電動機(jī)。由于它無需轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)即可直接獲得直線運(yùn)動，所以直線電動機(jī)沒有傳動機(jī)械的磨損，并且噪音低，結(jié)構(gòu)簡單，操作維護(hù)方便。主要應(yīng)用機(jī)型：直流直線電動機(jī)、交流直線電動機(jī)以及直線步進(jìn)電動

7、機(jī)等，在實(shí)際中應(yīng)用較多的是交流直線電動機(jī)。4.3步進(jìn)式伺服系統(tǒng)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)采用功率步進(jìn)電動機(jī)作為執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給控制。與閉環(huán)控制系統(tǒng)相比，它沒有位置和速度反饋回路，無需位置和速度測量裝置及復(fù)雜的控制調(diào)節(jié)電路，因此這種系統(tǒng)成本較低，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，容易與機(jī)床連接，控制使用比較方便。在對速度、精度要求不太高的中、小型數(shù)控機(jī)床上得到廣泛的應(yīng)用。4.4直流和交流伺服系統(tǒng)1。直流伺服系統(tǒng)直流伺服系統(tǒng)采用直流伺服電動機(jī)作為執(zhí)行元件，并由直流電源供電。直流電動機(jī)常用的調(diào)速方