數(shù)控機床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)課件

數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專數(shù)控機床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)概述開環(huán)步進(jìn)式伺服驅(qū)動系統(tǒng)閉環(huán)伺服控制原理與系統(tǒng)CNC伺服系統(tǒng)

數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專數(shù)控機床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)概述數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中?！?-1

概述伺服驅(qū)動系統(tǒng)接收數(shù)控單元的位移/速度控制指令,驅(qū)動工作臺/主軸按照控制指令的要求進(jìn)行運動。伺服驅(qū)動系統(tǒng)直接影響移動速度、跟蹤精度、定位精度等一系列重要指標(biāo)，是數(shù)控機床的關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專§5-1概述伺服驅(qū)動系統(tǒng)接收數(shù)控數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專機床的伺服驅(qū)動數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專機床的伺服驅(qū)動數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專Umrichter

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SIMODRI數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專一、數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成比較控制環(huán)節(jié)驅(qū)動控制單元執(zhí)行元件反饋檢測單元機床進(jìn)給指令注:開環(huán)、閉環(huán)、CNC（比較由軟件實現(xiàn)）數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專一、數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專二、伺服驅(qū)動系統(tǒng)的性能1.進(jìn)給速度調(diào)速范圍大：5mm/min，10m/min2.位移精度要高：全程積累誤差≤±5μm，與脈沖當(dāng)量有關(guān)，δ↓，Δ↓；3.跟隨誤差要?。洪]環(huán)自控系統(tǒng)動態(tài)性能要好；4.伺服系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性要好：抗干擾能力強，速度均勻、平穩(wěn)，粗糙度低，過載4～6倍，低速爬行工作可靠，抗干擾性強；數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專二、伺服驅(qū)動系統(tǒng)的性能1.進(jìn)給速數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專三、數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)的分類按用途和功能分按控制原理和有無檢測分按執(zhí)行元件和動作原理分按控制方式分?jǐn)?shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專三、數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)的分類按用數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專1.按用途和功能分進(jìn)給驅(qū)動：轉(zhuǎn)距大小,調(diào)速范圍,調(diào)節(jié)精度,動態(tài)響應(yīng)速度等；主軸驅(qū)動：足夠的功率,寬的恒功率調(diào)節(jié)范圍，速度調(diào)節(jié)范圍；數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專1.按用途和功能分?jǐn)?shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專2.按控制原理和有無檢測分開環(huán)：無檢測,經(jīng)濟(jì)型數(shù)控和老設(shè)備改造閉環(huán)：半閉環(huán)（檢測絲杠轉(zhuǎn)角）和全閉環(huán)（檢測工作臺直線位移）數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專2.按控制原理和有無檢測分?jǐn)?shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專3.按執(zhí)行元件和動作原理分電液伺服驅(qū)動：由電液伺服閥、低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)或液壓缸，位置檢測等元件組成電氣伺服驅(qū)動：步進(jìn)電機、直流伺服電機（頻繁起動，制動，快速定位等優(yōu)點，但有電刷，需要維護(hù)），交流伺服電機（易于維護(hù)，制造簡單）數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專3.按執(zhí)行元件和動作原理分?jǐn)?shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專4.按控制方式分模擬伺服方式數(shù)字伺服方式數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專4.按控制方式分?jǐn)?shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中?！?-2

開環(huán)步進(jìn)式伺服驅(qū)動系統(tǒng)執(zhí)行元件是步進(jìn)電機開環(huán)，無檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單、容易調(diào)整控制精度低，速度受到限制。驅(qū)動控制單元執(zhí)行元件機床進(jìn)給指令數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中?！?-2開環(huán)步進(jìn)式伺服驅(qū)動系統(tǒng)執(zhí)數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專一、步進(jìn)電機的種類、結(jié)構(gòu)及工作原理數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專一、步進(jìn)電機的種類、結(jié)構(gòu)及工作原理數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專1.步進(jìn)電機的種類

按產(chǎn)生力矩原理分：反應(yīng)式、激磁式按輸出力矩大小分：伺服式、功率式按定子數(shù)：單定子、雙定子、三定子、多定子按各相繞阻分布：徑向分相式、軸向分相式數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專1.步進(jìn)電機的種類按產(chǎn)生力矩數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專2.步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專2.步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專3.步進(jìn)電機的工作原理數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專3.步進(jìn)電機的工作原理數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中?；窘Y(jié)論步進(jìn)電機定子繞阻通電狀態(tài)每改變一次，它的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個固定的角度，即電機的步距角；改變步進(jìn)電機定子繞阻的通電順序，其轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向隨之改變;步進(jìn)電機定子繞阻通電狀態(tài)變化的頻率越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高;步距角與定子繞阻相數(shù)m、轉(zhuǎn)子齒數(shù)z、通電方式k有關(guān)。數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中?；窘Y(jié)論步進(jìn)電機定子繞阻通電狀態(tài)每數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專4.步進(jìn)電機的主要特征步距角α：0.5°～3°，決定控制精度，是決定步進(jìn)式伺服系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的重要參數(shù)距角特性、最大靜態(tài)轉(zhuǎn)距Mjmax和啟動轉(zhuǎn)距Mq啟動頻率fq：空載時，步進(jìn)電機由靜止突然啟動，并進(jìn)入不丟步的正常運行所允許的最高頻率連續(xù)運行的最高工作頻率：保證不丟步運行的極限頻率加減速特性：描述步進(jìn)電機由靜止到工作頻率和由工作頻率到靜止的加減速過程中，定子繞阻通電狀態(tài)的變化頻率與時間的關(guān)系。數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專4.步進(jìn)電機的主要特征步距角α數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專二、步進(jìn)式伺服驅(qū)動系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)由“步進(jìn)電機驅(qū)動線路”

+“步進(jìn)電機”組成，對工作臺位移、速度和運動方向進(jìn)行控制步進(jìn)電機驅(qū)動線路步進(jìn)電機機床進(jìn)給指令數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專二、步進(jìn)式伺服驅(qū)動系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專1.工作臺位移的控制進(jìn)給脈沖個數(shù)N→定子繞阻通電狀態(tài)改變次數(shù)N→角位移φ=αN→工作臺位移L=φt/360°2.工作臺進(jìn)給速度的控制進(jìn)給脈沖頻率f→定子繞阻通斷電狀態(tài)變化頻率f→步進(jìn)電機轉(zhuǎn)速ω→工作臺進(jìn)給速度v3.工作臺運動方向的控制定子繞阻通電順序改變→工作臺運動方向改變數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專1.工作臺位移的控制數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專三、步進(jìn)電機的驅(qū)動（控制）線路功能：將一定頻率f、數(shù)量N和方向的進(jìn)給脈沖轉(zhuǎn)換為控制步進(jìn)電機定子各相繞阻通斷電狀態(tài)變化的頻率、次數(shù)和順序的功率信號

功率放大器環(huán)形分配器加減速電路脈沖混合電路加減脈沖分配電路進(jìn)給脈沖至步進(jìn)電機繞阻數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專三、步進(jìn)電機的驅(qū)動（控制）線路功能數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專1.脈沖混合電路將脈沖進(jìn)給、手動進(jìn)給、手動回原點、誤差補償?shù)然旌蠟檎蚧蜇?fù)向脈沖進(jìn)給信號2.加減脈沖分配電路

將同時存在正向或負(fù)向脈沖合成為單一方向的進(jìn)給脈沖

數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專1.脈沖混合電路數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專3.加減速電路將單一方向的進(jìn)給脈沖調(diào)整為符合步進(jìn)電機加減速特性的脈沖，頻率的變化要平穩(wěn)，加減速具有一定的時間常數(shù)。同步器可逆計數(shù)器振蕩器數(shù)模轉(zhuǎn)換fafb數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專3.加減速電路同步器可逆計數(shù)器振數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專4.環(huán)形分配器將來自加減速電路的一系列進(jìn)給脈沖轉(zhuǎn)換成控制步進(jìn)電機定子繞阻通、斷電的電平信號，電平信號狀態(tài)的改變次數(shù)及順序與進(jìn)給脈沖的個數(shù)及方向?qū)?yīng)。5.功率放大器將環(huán)形分配器輸出的mA級電流進(jìn)行功率放大，一般由前置放大器和功率放大器組成。數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專4.環(huán)形分配器數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專四、提高步進(jìn)式伺服驅(qū)動系統(tǒng)精度的措施影響步進(jìn)式伺服驅(qū)動系統(tǒng)精度的因素：步進(jìn)電機；絲杠螺母傳動幅；由于受工藝和結(jié)構(gòu)的限制，常常從控制線路采取措施數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專四、提高步進(jìn)式伺服驅(qū)動系統(tǒng)精度的措數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專1.細(xì)分電路把步進(jìn)電機的一步分得再細(xì)一些，減小脈沖當(dāng)量2.齒隙補償（反向間隙補償）原因：機械傳動鏈在改變方向時，由于間隙的存在，會引起步進(jìn)電機的空走；補償原理：對實際間隙進(jìn)行實測并保存，當(dāng)工作臺換向時增加輸出脈沖進(jìn)行補償。數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專1.細(xì)分電路數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專3.螺距誤差補償原因：絲杠螺距存在制造誤差，會直接影響工作臺的位置精度，需要進(jìn)行補償。補償原理：實測絲杠全行程誤差分布曲線，在相應(yīng)位置時根據(jù)誤差分布進(jìn)行補償。實現(xiàn)方法安置兩個補償桿按照螺距誤差在補償桿上設(shè)置檔塊工作臺移動時行程開關(guān)與檔塊接觸時進(jìn)行補償數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專3.螺距誤差補償人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋。”通過閱讀科技書籍，我們能豐富知識，培養(yǎng)邏輯思維能力；通過閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平，培養(yǎng)文學(xué)情趣；通過閱讀報刊，我們能增長見識，擴大自己的知識面。有許多書籍還能培養(yǎng)我們的道德情操，給我們巨大的精神力量，鼓舞我們前進(jìn)。人有了知識，就會具備各種分析能力，數(shù)控機床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)課件數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專數(shù)控機床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)概述開環(huán)步進(jìn)式伺服驅(qū)動系統(tǒng)閉環(huán)伺服控制原理與系統(tǒng)CNC伺服系統(tǒng)

數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專數(shù)控機床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)概述數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中?！?-1

概述伺服驅(qū)動系統(tǒng)接收數(shù)控單元的位移/速度控制指令,驅(qū)動工作臺/主軸按照控制指令的要求進(jìn)行運動。伺服驅(qū)動系統(tǒng)直接影響移動速度、跟蹤精度、定位精度等一系列重要指標(biāo)，是數(shù)控機床的關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中?！?-1概述伺服驅(qū)動系統(tǒng)接收數(shù)控數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專機床的伺服驅(qū)動數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專機床的伺服驅(qū)動數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專Umrichter

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SIMODRI數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專一、數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成比較控制環(huán)節(jié)驅(qū)動控制單元執(zhí)行元件反饋檢測單元機床進(jìn)給指令注:開環(huán)、閉環(huán)、CNC（比較由軟件實現(xiàn)）數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專一、數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專二、伺服驅(qū)動系統(tǒng)的性能1.進(jìn)給速度調(diào)速范圍大：5mm/min，10m/min2.位移精度要高：全程積累誤差≤±5μm，與脈沖當(dāng)量有關(guān)，δ↓，Δ↓；3.跟隨誤差要小：閉環(huán)自控系統(tǒng)動態(tài)性能要好；4.伺服系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性要好：抗干擾能力強，速度均勻、平穩(wěn)，粗糙度低，過載4～6倍，低速爬行工作可靠，抗干擾性強；數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專二、伺服驅(qū)動系統(tǒng)的性能1.進(jìn)給速數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專三、數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)的分類按用途和功能分按控制原理和有無檢測分按執(zhí)行元件和動作原理分按控制方式分?jǐn)?shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專三、數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)的分類按用數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專1.按用途和功能分進(jìn)給驅(qū)動：轉(zhuǎn)距大小,調(diào)速范圍,調(diào)節(jié)精度,動態(tài)響應(yīng)速度等；主軸驅(qū)動：足夠的功率,寬的恒功率調(diào)節(jié)范圍，速度調(diào)節(jié)范圍；數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專1.按用途和功能分?jǐn)?shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專2.按控制原理和有無檢測分開環(huán)：無檢測,經(jīng)濟(jì)型數(shù)控和老設(shè)備改造閉環(huán)：半閉環(huán)（檢測絲杠轉(zhuǎn)角）和全閉環(huán)（檢測工作臺直線位移）數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專2.按控制原理和有無檢測分?jǐn)?shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專3.按執(zhí)行元件和動作原理分電液伺服驅(qū)動：由電液伺服閥、低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)或液壓缸，位置檢測等元件組成電氣伺服驅(qū)動：步進(jìn)電機、直流伺服電機（頻繁起動，制動，快速定位等優(yōu)點，但有電刷，需要維護(hù)），交流伺服電機（易于維護(hù)，制造簡單）數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專3.按執(zhí)行元件和動作原理分?jǐn)?shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專4.按控制方式分模擬伺服方式數(shù)字伺服方式數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專4.按控制方式分?jǐn)?shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中?！?-2

開環(huán)步進(jìn)式伺服驅(qū)動系統(tǒng)執(zhí)行元件是步進(jìn)電機開環(huán)，無檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單、容易調(diào)整控制精度低，速度受到限制。驅(qū)動控制單元執(zhí)行元件機床進(jìn)給指令數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專§5-2開環(huán)步進(jìn)式伺服驅(qū)動系統(tǒng)執(zhí)數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專一、步進(jìn)電機的種類、結(jié)構(gòu)及工作原理數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專一、步進(jìn)電機的種類、結(jié)構(gòu)及工作原理數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專1.步進(jìn)電機的種類

按產(chǎn)生力矩原理分：反應(yīng)式、激磁式按輸出力矩大小分：伺服式、功率式按定子數(shù)：單定子、雙定子、三定子、多定子按各相繞阻分布：徑向分相式、軸向分相式數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專1.步進(jìn)電機的種類按產(chǎn)生力矩數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專2.步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專2.步進(jìn)電機的結(jié)構(gòu)數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專3.步進(jìn)電機的工作原理數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專3.步進(jìn)電機的工作原理數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中?；窘Y(jié)論步進(jìn)電機定子繞阻通電狀態(tài)每改變一次，它的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個固定的角度，即電機的步距角；改變步進(jìn)電機定子繞阻的通電順序，其轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向隨之改變;步進(jìn)電機定子繞阻通電狀態(tài)變化的頻率越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高;步距角與定子繞阻相數(shù)m、轉(zhuǎn)子齒數(shù)z、通電方式k有關(guān)。數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中?；窘Y(jié)論步進(jìn)電機定子繞阻通電狀態(tài)每數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專4.步進(jìn)電機的主要特征步距角α：0.5°～3°，決定控制精度，是決定步進(jìn)式伺服系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的重要參數(shù)距角特性、最大靜態(tài)轉(zhuǎn)距Mjmax和啟動轉(zhuǎn)距Mq啟動頻率fq：空載時，步進(jìn)電機由靜止突然啟動，并進(jìn)入不丟步的正常運行所允許的最高頻率連續(xù)運行的最高工作頻率：保證不丟步運行的極限頻率加減速特性：描述步進(jìn)電機由靜止到工作頻率和由工作頻率到靜止的加減速過程中，定子繞阻通電狀態(tài)的變化頻率與時間的關(guān)系。數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專4.步進(jìn)電機的主要特征步距角α數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專二、步進(jìn)式伺服驅(qū)動系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)由“步進(jìn)電機驅(qū)動線路”

+“步進(jìn)電機”組成，對工作臺位移、速度和運動方向進(jìn)行控制步進(jìn)電機驅(qū)動線路步進(jìn)電機機床進(jìn)給指令數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專二、步進(jìn)式伺服驅(qū)動系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專1.工作臺位移的控制進(jìn)給脈沖個數(shù)N→定子繞阻通電狀態(tài)改變次數(shù)N→角位移φ=αN→工作臺位移L=φt/360°2.工作臺進(jìn)給速度的控制進(jìn)給脈沖頻率f→定子繞阻通斷電狀態(tài)變化頻率f→步進(jìn)電機轉(zhuǎn)速ω→工作臺進(jìn)給速度v3.工作臺運動方向的控制定子繞阻通電順序改變→工作臺運動方向改變數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專1.工作臺位移的控制數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專三、步進(jìn)電機的驅(qū)動（控制）線路功能：將一定頻率f、數(shù)量N和方向的進(jìn)給脈沖轉(zhuǎn)換為控制步進(jìn)電機定子各相繞阻通斷電狀態(tài)變化的頻率、次數(shù)和順序的功率信號

功率放大器環(huán)形分配器加減速電路脈沖混合電路加減脈沖分配電路進(jìn)給脈沖至步進(jìn)電機繞阻數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專三、步進(jìn)電機的驅(qū)動（控制）線路功能數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專1.脈沖混合電路將脈沖進(jìn)給、手動進(jìn)給、手動回原點、誤差補償?shù)然旌蠟檎蚧蜇?fù)向脈沖進(jìn)給信號2.加減脈沖分配電路

將同時存在正向或負(fù)向脈沖合成為單一方向的進(jìn)給脈沖

數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專1.脈沖混合電路數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專3.加減速電路將單一方向的進(jìn)給脈沖調(diào)整為符合步進(jìn)電機加減速特性的脈沖，頻率的變化要平穩(wěn)，加減速具有一定的時間常數(shù)。同步器可逆計數(shù)器振蕩器數(shù)模轉(zhuǎn)換fafb數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專3.加減速電路同步器可逆計數(shù)器振數(shù)控機床原理與系統(tǒng)黃石中專4.環(huán)形分配器將來自加減速電路的一系列進(jìn)給脈沖轉(zhuǎn)換成控制步進(jìn)電機定子繞阻通、斷電的電平信號，電平信號狀