【正文】 條件 ， 伺服系統(tǒng)就必須有足夠的調(diào)速范圍 。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)。 既滿足高速加工要求 ， 又滿足低速進(jìn)給要求 。通常，執(zhí)行元件選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 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。 適用于大型或比較精密的數(shù)控設(shè)備。 主軸伺服系統(tǒng) 只是一個(gè)速度控制系統(tǒng)，控制機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為機(jī)床主軸提供驅(qū)動(dòng)功率和所需的切削力，且保證任意轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。 ? 70年代 ， 直流電機(jī)伺服系統(tǒng) 采用 閉環(huán) 或 半閉環(huán)控制 ， 精度提高一個(gè)數(shù)量級(jí) ， 調(diào)速范圍可達(dá) 1： 10000， 運(yùn)行速度提高到 1524m/min。定子鐵芯由硅鋼片疊壓而成，定子繞組是繞置在定子鐵芯上的線圈，在直徑方向上相對(duì)的兩個(gè)齒上的線圈串聯(lián)在一起，構(gòu)成一相控制繞組，構(gòu)成 A、 B、 C三相控制繞組，任一相繞組通電形成一組定子磁極。 。 。 靜態(tài)步距誤差： 在空載情況下，理論的步距角與實(shí)際的步距角之差，一般在 10′ 之內(nèi)。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，若輸入脈沖頻率逐漸增加，則電動(dòng)機(jī)所能帶動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩將逐漸下降。 ?軟件環(huán)形分配器：驅(qū)動(dòng)裝置本身無(wú)環(huán)形分配器，環(huán)形分配需要軟件完成。 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第三節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 1 直流伺服電機(jī) （ 1）直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu) ?定子 ：產(chǎn)生定子磁極、磁場(chǎng)。 ?改變磁通量 Φ 。 交流伺服電動(dòng)機(jī)的 容量可以做得比直流伺服電動(dòng)機(jī)大 ， 達(dá)到更高的轉(zhuǎn)速 。 （ 1）變磁極對(duì)數(shù)：通過(guò)對(duì)定子繞組接線的切換改變磁極對(duì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)， 只能產(chǎn)生二種或三種轉(zhuǎn)速，不能無(wú)級(jí)調(diào)速，應(yīng)用范圍較窄 。其中， SPWM（正弦波脈寬調(diào)制）變頻器 是目前應(yīng)用最廣、最基本的一種交 — 直 —交型電壓型變頻器， 在交流調(diào)速系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用 。 脈沖調(diào)相器： 將數(shù)控裝置的進(jìn)給脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為相位變化信號(hào)。 組成 ：檢測(cè)元件（傳感器）和信號(hào)處理裝置。 第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置 （二）數(shù)字式測(cè)量和模擬式測(cè)量 1. 數(shù)字式測(cè)量 將被測(cè)的量以數(shù)字形式來(lái)表示，測(cè)量信號(hào)一般為脈沖，可以直接把它送到數(shù)控裝置進(jìn)行比較、處理。 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第四節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置 （一）結(jié)構(gòu)與工作原理 旋轉(zhuǎn)變壓器是一種角位移測(cè)量裝置，由定子和轉(zhuǎn)子組成。圓光柵用于測(cè)量轉(zhuǎn)角位移，直線光柵用于檢測(cè)直線位移。 3）移動(dòng)規(guī)律 光柵相對(duì)移動(dòng)一個(gè) W，莫爾條紋移動(dòng)一個(gè) B，當(dāng)光柵移動(dòng)方向變化時(shí)，莫爾條紋的移動(dòng)方向也變化。光電盤(pán)與工作軸連在一起 ，光電盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)縫隙就發(fā)生一次光線的明暗變化，光電元件把通過(guò)光電盤(pán)和圓盤(pán)射來(lái)的忽明忽暗的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為近似正弦波的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理后輸出脈沖信號(hào)。測(cè)出單位時(shí)間脈沖的數(shù)目，就可以求出速度。 ? 脈沖編碼器是一種 旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器 ，能把機(jī)械轉(zhuǎn)角變成電脈沖，是數(shù)控機(jī)床上使用很廣泛的位置檢測(cè)裝置。短的為指示光柵或短光柵，裝在機(jī)床固定部件上。轉(zhuǎn)子繞組作為變壓器的二次側(cè)，通過(guò)電磁耦合得到感應(yīng)電壓，只是其輸出電壓大小與轉(zhuǎn)子位置有關(guān)。 2. 模擬量測(cè)量 將被測(cè)的量用連續(xù)變量來(lái)表示，如電壓變化、相位變化等。 數(shù)控機(jī)床對(duì)位置檢測(cè)裝置的要求如下： （ 1） 工作可靠 ， 抗干擾能力強(qiáng)； （ 2） 滿足精度和速度的要求； （ 3） 易于安裝 ， 維護(hù)方便 ， 適應(yīng)機(jī)床工作環(huán)境； （ 4） 成本低 。 四、鑒相式伺服系統(tǒng) 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第三節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 五、鑒幅式伺服系統(tǒng) 以 位置檢測(cè)信號(hào)的幅值大小來(lái)反映機(jī)械位移的數(shù)值 ，并作為位置反饋信號(hào)與指令信號(hào)進(jìn)行比較，構(gòu)成半閉環(huán)控制系統(tǒng)。 直接驅(qū)動(dòng)避免了絲杠傳動(dòng)中的反向間隙 、 慣性 、 摩擦力和剛性不足等缺點(diǎn) 。 （ 3）變頻調(diào)速：通過(guò)改變電機(jī)電源的頻率而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 第三節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 ?交流伺服電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上為一兩相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其定子兩相繞組在空間相距 90176。 ?改變電樞電路的電阻 Ra。 ?電刷與換向片 ：為使產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩保持恒定的方向，保證轉(zhuǎn)子能沿著固定方向均勻地連續(xù)旋轉(zhuǎn)，將電刷與外加直流電源連接，換向片與電樞線圈連接。 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第二節(jié) 開(kāi)環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) 四 .提高步進(jìn)伺服系統(tǒng)精度的措施 傳動(dòng)元件的齒輪、絲杠制造裝配誤差使機(jī)械傳動(dòng)鏈在改變運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，最初若干個(gè)指令脈沖只能起到消除間隙的作用，造成步進(jìn)電機(jī)的空走，而工作臺(tái)無(wú)實(shí)際移動(dòng)，從而產(chǎn)生傳動(dòng)誤差。 M f 第二節(jié) 開(kāi)環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第二節(jié) 開(kāi)環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) 三 .步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制線路 ? 功能： 將具有一定頻率 f、一定數(shù)量 N和方向的進(jìn)給脈沖轉(zhuǎn)換成控制步進(jìn)電機(jī)各相定子繞組通電、斷電的電平信號(hào)變化頻率、變化次數(shù)和通斷電順序。 黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 (2) 啟動(dòng)頻率