數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)(2)(已修改)
2025-05-13 00:09 本頁(yè)面
【正文】 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 劉國(guó)華 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第六章 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng) 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 開(kāi)環(huán)步進(jìn)伺服系統(tǒng) 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置 第四節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 數(shù)控伺服系統(tǒng) 是指以機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件 (如工作臺(tái)、主軸和刀具等 )的 位置和速度 作為控制量的自動(dòng)控制系統(tǒng)，又稱(chēng)為隨動(dòng)系統(tǒng)。 數(shù)控伺服系統(tǒng)的作用 在于接受來(lái)自數(shù)控裝置的進(jìn)給脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)一定的信號(hào)變換及電壓、功率放大，驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，并保證動(dòng)作的快速性和準(zhǔn)確性。 伺服系統(tǒng)既是數(shù)控機(jī)床控制器與刀具、主軸間的信息傳遞環(huán)節(jié)，又是能量放大與傳遞的環(huán)節(jié)，它的性能在很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床的性能。因此，伺服系統(tǒng)一直是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)之一。 第一節(jié) 概述 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 伺服系統(tǒng)的主要功能 :從數(shù)控系統(tǒng)接收微小的電控信號(hào)（ 5V左右， mA級(jí)），放大成強(qiáng)電的驅(qū)動(dòng)信號(hào)（幾十、上百伏、安培級(jí)），用以驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件 —— 伺服電動(dòng)機(jī)，將電控信號(hào)的變化，轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)輸出軸的角位移或角速度的變化，從而帶動(dòng)機(jī)床主體部件（如工作臺(tái)、主軸或刀具進(jìn)給等）運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床主體運(yùn)動(dòng)的速度控制和位置控制，達(dá)到加工出所需工件的外形和尺寸的最終目標(biāo)。 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng) 第一節(jié) 概述 CNC裝置 伺服驅(qū)動(dòng)器 伺服電機(jī) 數(shù)控機(jī)床 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第一節(jié) 概述 一、數(shù)控機(jī)床對(duì)數(shù)控伺服系統(tǒng)的要求 精度高 由于伺服系統(tǒng)控制數(shù)控機(jī)床的速度和位移輸出 ， 為保證加工質(zhì)量 ， 要求它有足夠高的定位精度和重復(fù)定位精度 。 一般要求定位精度為 ， 高檔設(shè)備達(dá)到 以上 。 速度控制要求較高的調(diào)節(jié)精度和較強(qiáng)的抗負(fù)載干擾能力 ， 以保證動(dòng) 、靜態(tài)精度較高 。 快速響應(yīng)特性好 快速響應(yīng)是伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的標(biāo)志之一，反映系統(tǒng)的跟蹤精度。它要求伺服系統(tǒng)跟隨指令信號(hào)不僅跟隨誤差小，而且響應(yīng)要快，穩(wěn)定性要好。現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的插補(bǔ)時(shí)間都在 20ms以?xún)?nèi)，在短時(shí)間內(nèi)指令變化一次，要求伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)誤差小，反向死區(qū)小，能頻繁啟、停和正、反向運(yùn)動(dòng)。 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第一節(jié) 概述 調(diào)速范圍寬 由于工件材料 、 刀具以及加工要求各不相同 ， 要保證數(shù)控機(jī)床在任何情況下都能得到最佳切削條件 ， 伺服系統(tǒng)就必須有足夠的調(diào)速范圍 。 既滿(mǎn)足高速加工要求 ， 又滿(mǎn)足低速進(jìn)給要求 。在低速切削時(shí) ， 還要求伺服系統(tǒng)能輸出較大的轉(zhuǎn)距 。 系統(tǒng)可靠性好 數(shù)控機(jī)床的使用率很高，常常是 24h連續(xù)工作不停機(jī)，因而要求其工作可靠。系統(tǒng)的可靠性常用發(fā)生故障時(shí)間間隔的長(zhǎng)短的平均值作為依據(jù)，即平均無(wú)故障時(shí)間。這個(gè)時(shí)間越長(zhǎng)，可靠性越好。 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第一節(jié) 概述 執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)控制單元 必不可少 。 驅(qū)動(dòng)控制單元將進(jìn)給指令轉(zhuǎn)化為執(zhí)行元件所需要的信號(hào)形式 ， 執(zhí)行元件則將該信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的機(jī)械位移 。 開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng) 由驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)。 閉環(huán)（半閉環(huán)）伺服系統(tǒng) 由執(zhí)行元件、驅(qū)動(dòng)控制單元、機(jī)床以及反饋檢測(cè)元件、比較環(huán)節(jié)組成。反饋檢測(cè)元件分為速度反饋和位置反饋兩類(lèi)，閉環(huán)伺服系統(tǒng)采用位置反饋元件將工作臺(tái)的實(shí)際位置檢測(cè)后反饋給比較環(huán)節(jié)，比較環(huán)節(jié)將指令信號(hào)和反饋信號(hào)進(jìn)行比較，以?xún)烧叩牟钪底鳛樗欧到y(tǒng)的跟隨誤差，經(jīng)驅(qū)動(dòng)控制單元驅(qū)動(dòng)和控制執(zhí)行元件帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。 二、數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的基本組成 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第一節(jié) 概述 數(shù)控伺服系統(tǒng)的基本組成 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第一節(jié) 概述 三、數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的分類(lèi) 按控制原理和有無(wú)位置反饋裝置分為 開(kāi)環(huán)和閉環(huán)伺服系統(tǒng) ；按用途和功能分為 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ；按驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件的動(dòng)作原理分為 電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電氣伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 。電氣伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)又分為直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng) 。 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第一節(jié) 概述 驅(qū)動(dòng)電路 步進(jìn)電機(jī) 工作臺(tái) 脈沖 (1) 開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng) 開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路組成，無(wú)位置檢測(cè)裝置。 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令脈沖經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路變換與放大，傳給步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)每接收一個(gè)指令脈沖，就旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，再通過(guò)齒輪副和絲杠螺母副帶動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)移動(dòng)。 指令脈沖的頻率決定了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而決定了工作臺(tái)的移動(dòng)速度；指令脈沖的數(shù)量決定了步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，進(jìn)而決定了工作臺(tái)的位移大小。 開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)加工精度低。由于無(wú)位置檢測(cè)裝置，其精度取決于步進(jìn)電機(jī)的步距精度和工作頻率以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)精度。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，適用于對(duì)精度和速度要求不高的經(jīng)濟(jì)型、中小型數(shù)控系統(tǒng)。 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第一節(jié) 概述 (2) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 有位置檢測(cè)裝置，且裝在機(jī)床工作臺(tái)上，直接檢測(cè)工作臺(tái)的實(shí)際位移。 利用 CNC裝置的指令值與位置檢測(cè)裝置的檢測(cè)值的差值進(jìn)行位置控制。 精度高，其運(yùn)動(dòng)精度取決于檢測(cè)裝置的精度，與傳動(dòng)鏈的誤差無(wú)關(guān)。 位置環(huán)內(nèi)的許多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線(xiàn)性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試都相當(dāng)困難。 適用于大型或比較精密的數(shù)控設(shè)備。 指令 伺服電機(jī) 速度檢測(cè) 速度控制 位置控制 位置檢測(cè) 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 伺服
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1