數(shù)控機床原理ppt課件

第4章數(shù)控機床伺服系統(tǒng),4.1數(shù)控機床伺服系統(tǒng)概述4.2直流伺服系統(tǒng)4.3交流伺服系統(tǒng)4.4位置檢測裝置,4.1數(shù)控機床伺服系統(tǒng)概述,伺服系統(tǒng)是以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)，是一種位置隨動系統(tǒng)。數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)有兩種，即進給伺服系統(tǒng)與主軸伺服系統(tǒng)。,4.1.1伺服系統(tǒng)的組成雙閉環(huán)系統(tǒng)，內環(huán)是速度環(huán)，外環(huán)是位置環(huán)。,4.1.2數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的要求1進給調速范圍寬最高轉速與最低轉速之比。2位置精度高保證數(shù)控機床的定位精度和進給跟蹤精度。閉環(huán)伺服系統(tǒng)的分辨率可以達到1m，數(shù)控裝置的分辨率可以達0.1m。,3速度響應快4低速大轉矩伺服驅動系統(tǒng)在低速進給時，要有大的輸出轉矩。,4.1.3伺服系統(tǒng)的分類1按有無反饋分類（1）開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng)無位置反饋裝置，是數(shù)控機床中最簡單的伺服系統(tǒng)。,圖4.2開環(huán)伺服系統(tǒng),（2）閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)是誤差控制隨動系統(tǒng)。,圖4.3閉環(huán)伺服系統(tǒng),（3）半閉環(huán)伺服系統(tǒng),圖4.4半閉環(huán)伺服系統(tǒng),2按驅動裝置類型分類（1）電液伺服系統(tǒng)（2）電氣伺服系統(tǒng),3按進給驅動和主軸驅動分類（1）進給伺服系統(tǒng)（2）主軸伺服系統(tǒng),4按反饋比較控制方式分類（1）脈沖、數(shù)字比較伺服系統(tǒng)（2）相位比較伺服系統(tǒng)（3）幅值比較伺服系統(tǒng)（4）全數(shù)字伺服系統(tǒng),4.2直流伺服系統(tǒng),4.2.1直流伺服電機分類1高速直流伺服電動機2低速大扭矩寬調速電動機,4.2.2永磁直流伺服電動機1永磁直流伺服電機的結構與特點,圖4.8永磁式直流寬調速伺服電動機,2永磁直流伺服電機的選用（1）對直流伺服電機的要求（2）直流伺服電動機的選用,4.2.3直流伺服系統(tǒng)主電路4.2.4晶閘管觸發(fā)電路4.2.5直流電機晶閘管供電的速度控制系統(tǒng)4.2.6晶體管直流脈寬（PWM）調速系統(tǒng),4.3交流伺服系統(tǒng),4.3.1交流伺服電機固有缺點，如電刷和換向器易于磨損，需經常維護；換向時換向器會產生火花，直流電機結構復雜，制造困難，交流電機的輸出功率可比直流電機提高1070。此外，交流電機的容量可比直流電機做得大。,1交流伺服電機的分類和特點（1）異步交流伺服電機（IM）（2）同步交流伺服電機（SM）,2永磁式交流伺服電機（1）結構永磁式交流伺服電機由定子、轉子和檢測元件三部分組成。如圖4.26、圖4.27所示。,圖4.26永磁交流伺服電機橫截面,圖4.27永磁交流伺服電機縱剖面,（2）工作原理（3）永磁式伺服電機的性能永磁式伺服電機的性能可用轉矩速度特性曲線描述。高可靠性。主要損耗在定子繞組與鐵心上，故散熱容易，便于安裝時采取熱保護措施；而直流電機損耗主要在轉子上，散熱困難。轉子慣量小，其結構允許高速工作。體積小、質量輕。,4.3.2交流永磁電機調速系統(tǒng)1交流電機的一般調速方法2交流變頻調速系統(tǒng)3交流永磁同步電機調速系統(tǒng),4.3.3交流主軸驅動系統(tǒng)1交流主軸電機2幾種新型主軸電機3交流主軸電機的控制方法4主軸準?？刂?4.4位置檢測裝置,4.4.1數(shù)控機床對檢測元件的要求與檢測元件的分類主要要求是：壽命長，可靠性高，抗干擾能力強；滿足精度和速度要求；使用維護方便，適合機床運行環(huán)境；成本低；便于與計算機聯(lián)接。,常用位置檢測元件主要有脈沖編碼器、旋轉變壓器、感應同步器和光柵。,4.4.2旋轉變壓器1旋轉變壓器的工作原理2旋轉變壓器的工作方式,4.4.3脈沖編碼器脈沖編碼器是一種旋轉式脈沖發(fā)生器。1脈沖編碼器的工作原理,圖4.45光電盤工作原理示意圖,2脈沖編碼器結構3絕對值脈沖編碼器通過讀取編碼盤上的圖案確定軸的位置。,圖4.48光電絕對值編碼器,4.4.4光柵（1）直線光柵（即長光柵）玻璃透射光柵。金屬反射光柵。（2）圓光柵（3）計量光柵的精度,2工作原理,（a）結構圖（b）輸出波形圖4.51透射直線式光柵原理圖,3