數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)概述-文庫吧在線文庫
【正文】 性是保證數(shù)控機(jī)床正常工作的條件，直接影響數(shù)控加工的精度和表面粗糙度?，F(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床，通常是伺服電動機(jī)與絲杠直聯(lián)，沒有降速齒輪，這就要求進(jìn)給電動機(jī)能輸出較大的轉(zhuǎn)矩。10 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)流行于上世紀(jì) 70年代，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、控制容易、維修方便，且控制為全數(shù)字化。每一步所轉(zhuǎn)過的角度叫做步距角。按結(jié)構(gòu)分：單段式（徑向式）、多段式（軸向式）；216。氣隙產(chǎn)生以 AA為軸線的磁場，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過，故電動機(jī)轉(zhuǎn)子受到一個反應(yīng)轉(zhuǎn)矩，在此轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子必然轉(zhuǎn)到左圖所示位置： 3齒與 A、A′極對齊。1 C39。(一個齒距角 )。 C39。 C39。 磁極拉住 4齒，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn) 過15?。 C39。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過 30? (步距角 )，一 個通電循環(huán)周期 (3拍 )轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過 90?(齒距角 )。提高步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)傳動精度的措施216。 適當(dāng)提高系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)的精度；252。34 數(shù)字脈沖比較伺服系統(tǒng) 在進(jìn)給伺服系統(tǒng)中，脈沖比較伺服系統(tǒng)應(yīng)用比較普遍。 (2) 反映機(jī)床工作臺實際位置的位置檢測器。 （ 2）現(xiàn)有正向指令 PC+=2，可逆計數(shù)器加 2，在工作臺尚未移動之前，反饋脈沖 Pf+=0，可逆計數(shù)器輸出 Pe=Pc+－ Pf+=2－ 0=2，經(jīng)轉(zhuǎn)換，速度指令為正，伺服電動機(jī)正轉(zhuǎn)，工作臺正向進(jìn)給。位置指令 含義 運(yùn)算 位置反饋 含義 可逆計數(shù)器運(yùn)算PC+ 正向運(yùn)動指令 + Pf+ 正向位置反饋 －PC 反向運(yùn)動指令 － Pf 反向位置反饋 ＋表 61 PC、 Pf的定義 42 脈沖分離電路的作用是：在加、減脈沖先后分別到來時，各自按預(yù)定的要求經(jīng)加法計數(shù)端或減法計數(shù)端進(jìn)入可逆計數(shù)器。此時，可逆計數(shù)器的內(nèi)容就是 Pc+和 Pf+的偏差值 Pe。由于脈沖比較器具有脈沖分離功能，所以在指令脈沖和反饋脈沖不同時出現(xiàn)時，脈沖比較器進(jìn)行正常的脈沖信號比較。 （ 3）檢測工作臺位移的位置檢測元件（感應(yīng)同步器）。 52 脈沖 — 相位變換器又稱脈沖調(diào)相器，作用有兩個：一是通過對基準(zhǔn)脈沖進(jìn)行分頻，產(chǎn)生基準(zhǔn)相位脈沖 ，由該脈沖形成的正、余弦勵磁繞組的勵磁電壓頻率與 頻率相同，感應(yīng)電壓 ud的相位 隨著工作臺的移動，相對于基準(zhǔn)相位 有超前或滯后；二是通過對指令脈沖 Pc+、 PC的加、減，再通過分頻產(chǎn)生相位超前或滯后于 的指令相位脈沖 。所不同的是指令脈沖相對于基準(zhǔn)脈沖為減脈沖，故指令相位 相對于基準(zhǔn)相位 滯后，同時，實際相位 相對于基準(zhǔn)相位 也為滯后，經(jīng)鑒相器比較后所得的速度指令信號為負(fù)，伺服電動機(jī)反轉(zhuǎn)，工作臺移動至指令位置。 的相位移，因此需要將一個節(jié)距分成 2023等份，即分頻系數(shù) N=2023（ 176。另一路輸入調(diào)相分頻通道，和指令脈沖一起作用，產(chǎn)生指令相位信號 。 ，即 X計數(shù)器的相位超前了標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)器 1，其波形如圖 68所示。 的同頻率信號， 是主頻率，經(jīng)與非門 Ⅰ 輸出，作為計數(shù)器的基準(zhǔn)脈沖。 66圖 610 脈沖加減器 （一） 67圖 610 脈沖加減器 （二） 68 為了將指令信號與反饋信號進(jìn)行相位比較，需要應(yīng)用鑒相器。由于 信號相位超前， =0時，仍有 =1，使上與門輸出為 0，下與門輸出為 1，或門輸出端又有 S=1，直到和都為 0，或門又為 S=0。當(dāng)接于 端的 信號滯后于信號時， 領(lǐng)先 從 1變?yōu)?0， 觸發(fā)器由 信號的下降沿觸發(fā)時， 端的 信號仍為 1，所以 NE端也為 1。 ③ 將模擬控制信號進(jìn)行功率和電壓放大的伺服放大器。 77 若 ，則定尺繞組電動勢幅值 E0m≠0 。 當(dāng)系統(tǒng)接收到正的指令脈沖 PC＞ 0時，工作臺仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，和均沒有變化，反饋脈沖 Pf仍為 0。 80 若系統(tǒng)接收到負(fù)的指令脈沖，整個系統(tǒng)的檢測、比較及控制過程與系統(tǒng)接收到正的指令脈沖類似。然后，由互為反向的開關(guān)信號 SL和 實現(xiàn)通道的通斷控制，其開關(guān)頻率與輸入信號相同。另外，從圖 614中可以看出，站柜臺正向運(yùn)動時，輸出端 UF為正值；工作臺反向運(yùn)動時，輸出端 UF為負(fù)值。 若滑尺上的兩勵磁繞組加以矩形波勵磁信號。 的電角度的溢出脈沖輸出，通過組合邏輯進(jìn)行調(diào)寬脈沖的波形合成。再經(jīng)輸出門將這些信號合成，產(chǎn)生調(diào)制波 U1和 U2。 。因此，可將對電氣角的控制轉(zhuǎn)變對脈沖寬度的控制。壓控振蕩器（ VCO）它輸出的脈沖頻率與控制電壓成正比關(guān)系。該信號經(jīng)低通濾波器 Ⅱ 后，鑒幅器輸出信號為一平滑的直流信號 UF。 81 82 圖 613為鑒幅器原理圖。脈沖 Pf一方面與指令脈沖作比較，獲得位置偏差Pe=PC－ Pf；另一方面輸入勵磁電路，作為修改勵磁信號電氣角 的設(shè)定輸入，使 跟隨 變化。為了實現(xiàn)閉環(huán)控制，電動勢幅值需經(jīng)電壓－頻率變換電路，才能變成相應(yīng)的數(shù)字脈沖。 ⑦ 將鑒幅器的直流電壓轉(zhuǎn)變成反饋脈沖的電壓－頻率變換器。幅值比較伺服系統(tǒng)實現(xiàn)閉環(huán)控制的過程與相位比較伺服系統(tǒng)相類似。 △越大， S端輸出方波的平均電壓越大。若 、 信號相位相同，則或門兩輸入端同時為 0， S=0。當(dāng)輸入一個 PC+指令脈沖時，觸發(fā)器 C3的 Q3變?yōu)?1，觸發(fā)器 C4的 Q4也變?yōu)?1。 ），如圖68所示。由于標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)器是 N分頻，所以 N個基準(zhǔn)脈沖會使標(biāo)準(zhǔn)計數(shù)器的輸出變化一個周期，即360176。 59 脈沖調(diào)相器是將脈沖數(shù)量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)相位的裝置。 電角度），脈沖當(dāng)量 δ= mm/ 脈沖，則相位增量為 δ/τ360176。54 (2)有正向進(jìn)給指令， Pc+=2，在指令獲得瞬時，工作臺仍靜止，此時，指令脈沖的相位 超前基準(zhǔn)相位 ，但實際位置相位 保持不變，經(jīng)鑒相器 ，速度控制信號大于零，伺服電動機(jī)正轉(zhuǎn)，工作臺正向移動，如圖 66b所示。 根據(jù)感應(yīng)同步器工作在相位工作方式時有 其中， 。原理框圖如圖 65所示。如出現(xiàn)這種情況，為防止可逆計數(shù)器內(nèi)部操作因脈沖的 “ 競爭 ” 而產(chǎn)生誤操作，影響脈沖比較的可靠性，在指令脈沖和反饋脈沖進(jìn)入可逆計數(shù)器之前，要進(jìn)行脈沖分離。當(dāng)PC+與 PC不同時輸出時，在 A1和 A5中同一時刻只有一路有脈沖輸出， A9輸出始終是低電平。 當(dāng)采用絕對式編碼器時，通常情況下，先將位置檢測的代碼反饋信號經(jīng)數(shù)碼－數(shù)字轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字脈沖信號，再進(jìn)行脈沖比較。 37 當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)要求工作臺向一個方向進(jìn)給時，經(jīng)插補(bǔ)運(yùn)算得到一系列進(jìn)給脈沖作為指令脈沖，其數(shù)量代表了工作臺的指令進(jìn)給量，頻率代表了工作臺的進(jìn)給速度，方向代表了工作臺的進(jìn)給方向。 脈沖比較伺服系統(tǒng)是將位置指令脈沖與檢測元件反饋脈沖在比較器進(jìn)行比較，得到位置偏差脈沖信號。 方法：首先測量出進(jìn)給絲杠螺距誤差曲線 (規(guī)律 )，然后可采用下列兩種方法實現(xiàn)誤差補(bǔ)償：硬件補(bǔ)償、軟件補(bǔ)償。 絲桿等機(jī)械傳動部件、支承的傳動間隙；252。 圖中： f — 脈沖頻率（ HZ ） α
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