數(shù)控15(已修改)
2025-01-08 15:50 本頁面
【正文】 第 5章數(shù)控機床的伺服驅(qū)動與反饋系統(tǒng)1CNC裝置發(fā)出控制信息裝置發(fā)出控制信息通過伺服驅(qū)動系統(tǒng)通過伺服驅(qū)動系統(tǒng)根據(jù)根據(jù) CNC裝置發(fā)出的控制信息裝置發(fā)出的控制信息對機床移動部件的位置和速度進行控制。對機床移動部件的位置和速度進行控制。轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)軸的運動，完成程序的運動，完成程序所規(guī)定的操作。所規(guī)定的操作。2 數(shù)控機床伺服系統(tǒng)數(shù)控機床伺服系統(tǒng) （（ Servomechanism ）） 是以機床移動是以機床移動部件的部件的 位置和速度位置和速度 為控制量的自動控制系統(tǒng)，又稱隨動系統(tǒng)、為控制量的自動控制系統(tǒng)，又稱隨動系統(tǒng)、拖動系統(tǒng)或伺服機構(gòu)。在數(shù)控機床中，拖動系統(tǒng)或伺服機構(gòu)。在數(shù)控機床中， 伺服是指有關(guān)的傳動或伺服是指有關(guān)的傳動或運動參數(shù)均嚴(yán)格按照數(shù)控裝置的控制指令實現(xiàn)，這些參數(shù)主要運動參數(shù)均嚴(yán)格按照數(shù)控裝置的控制指令實現(xiàn)，這些參數(shù)主要包括運動的速度、運動的方向和運動的起停位置等。包括運動的速度、運動的方向和運動的起停位置等。 伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機床的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)切削刀具與伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機床的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)切削刀具與工件間運動、主電機運動的驅(qū)動和執(zhí)行機構(gòu)，是數(shù)控機床的工件間運動、主電機運動的驅(qū)動和執(zhí)行機構(gòu)，是數(shù)控機床的 “四四肢肢 ”。伺服系統(tǒng)的性能，在很大程度上決定了數(shù)控機床的性能。伺服系統(tǒng)的性能，在很大程度上決定了數(shù)控機床的性能。 概述概述3 進給驅(qū)動系統(tǒng)用于數(shù)控機床工作臺或刀架坐標(biāo)的控制系統(tǒng)進給驅(qū)動系統(tǒng)用于數(shù)控機床工作臺或刀架坐標(biāo)的控制系統(tǒng)，來控制機床各坐標(biāo)軸的切削進給運動，并提供切削過程所需，來控制機床各坐標(biāo)軸的切削進給運動，并提供切削過程所需的轉(zhuǎn)矩。的轉(zhuǎn)矩。 支承絲杠螺母伺服進給系統(tǒng)電機4滾珠絲杠螺母副5 伺服系統(tǒng)的基本要求伺服系統(tǒng)的基本要求 1．精度高．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。包括位移精度和伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能復(fù)現(xiàn)輸入量的精確程度。包括位移精度和定位精度。一般允許偏差在定位精度。一般允許偏差在 ~，甚至到之間，甚至到 。 穩(wěn)定是指系統(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)穩(wěn)定是指系統(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)。對伺服系統(tǒng)要求有較強的抗干擾能力，到新的或者恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)。對伺服系統(tǒng)要求有較強的抗干擾能力，保證進給速度均勻、平穩(wěn)。穩(wěn)定性直接影響數(shù)控加工的精度和表面粗糙度。保證進給速度均勻、平穩(wěn)。穩(wěn)定性直接影響數(shù)控加工的精度和表面粗糙度。 概述概述63．動態(tài)響應(yīng)快．動態(tài)響應(yīng)快 動態(tài)響應(yīng)反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。伺服系統(tǒng)處于頻繁地啟動、制動、加動態(tài)響應(yīng)反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。伺服系統(tǒng)處于頻繁地啟動、制動、加速、減速等動態(tài)過程中，為了提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量，當(dāng)負(fù)載突變時，速、減速等動態(tài)過程中，為了提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量，當(dāng)負(fù)載突變時，過渡過程前沿要陡，恢復(fù)時間要短過渡過程前沿要陡，恢復(fù)時間要短 (一般在一般在 200ms以內(nèi)，甚至小于幾十毫秒以內(nèi)，甚至小于幾十毫秒 )，且無振蕩。這樣才能得到光滑的加工表面。，且無振蕩。這樣才能得到光滑的加工表面。４４ . 調(diào)速范圍寬調(diào)速范圍寬 調(diào)速范圍調(diào)速范圍 S是指機械裝置要求電動機能提供的最高轉(zhuǎn)速是指機械裝置要求電動機能提供的最高轉(zhuǎn)速 nmax和最低轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速 nmin之比之比 。對一般的數(shù)控機床而言，進給伺服系統(tǒng)的調(diào)速范圍。對一般的數(shù)控機床而言，進給伺服系統(tǒng)的調(diào)速范圍 Rn為為 1:24000就足就足夠了，即在夠了，即在 1~24000mm/min調(diào)速范圍內(nèi)速度能夠均衡、穩(wěn)定、無爬行地工調(diào)速范圍內(nèi)速度能夠均衡、穩(wěn)定、無爬行地工作。較為先進的機床可以獲得更大的調(diào)速范圍。作。較為先進的機床可以獲得更大的調(diào)速范圍。 伺服系統(tǒng)的基本要求伺服系統(tǒng)的基本要求 概述概述75．低速大轉(zhuǎn)矩．低速大轉(zhuǎn)矩 數(shù)控機床加工的特點是在低速時進行重切削。因此，要求伺服系統(tǒng)在低數(shù)控機床加工的特點是在低速時進行重切削。因此，要求伺服系統(tǒng)在低速時要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。速時要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。 為了滿足對伺服系統(tǒng)的要求，對伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件為了滿足對伺服系統(tǒng)的要求，對伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件 ———— 伺服電動機也相伺服電動機也相應(yīng)提出高精度、快響應(yīng)、寬調(diào)速和大轉(zhuǎn)矩的要求應(yīng)提出高精度、快響應(yīng)、寬調(diào)速和大轉(zhuǎn)矩的要求 。 伺服系統(tǒng)的基本要求伺服系統(tǒng)的基本要求 概述概述8 伺服系統(tǒng)的分類伺服系統(tǒng)的分類 1．按調(diào)節(jié)理論分類．按調(diào)節(jié)理論分類 1）開環(huán)伺服系統(tǒng)）開環(huán)伺服系統(tǒng) 其驅(qū)動元件主要是功率步進電動機或電液脈沖馬達(dá)。這兩種驅(qū)動元件工其驅(qū)動元件主要是功率步進電動機或電液脈沖馬達(dá)。這兩種驅(qū)動元件工作原理的實質(zhì)是數(shù)字脈沖到角度位移的變換，它無位置反饋系統(tǒng)，不用位置作原理的實質(zhì)是數(shù)字脈沖到角度位移的變換，它無位置反饋系統(tǒng)，不用位置檢測元件實現(xiàn)定位，而是靠驅(qū)動裝置本身，轉(zhuǎn)過的角度正比于指令脈沖的個檢測元件實現(xiàn)定位，而是靠驅(qū)動裝置本身，轉(zhuǎn)過的角度正比于指令脈沖的個數(shù)；運動速度由進給脈沖的頻率決定。數(shù)；運動速度由進給脈沖的頻率決定。 開環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，易于控制，但精度差，低速不平穩(wěn)，高速扭矩開環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，易于控制，但精度差，低速不平穩(wěn)，高速扭矩小。一般用于輕載負(fù)載或經(jīng)濟型數(shù)控機床上。小。一般用于輕載負(fù)載或經(jīng)濟型數(shù)控機床上。 概述概述9 1．按調(diào)節(jié)理論分類．按調(diào)節(jié)理論分類 2）閉環(huán)伺服系統(tǒng)）閉環(huán)伺服系統(tǒng) 閉環(huán)系統(tǒng)運動執(zhí)行
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