【正文】 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)。矢量控制的基本原理利用“等效”概念，在矢量分析的基礎(chǔ)上用數(shù)字方法將三相交流電機(jī)的定子電流（矢量）變換為等效的直流電機(jī)中彼此獨(dú)立的勵(lì)磁電流和電樞電流（解耦），建立交流電機(jī)的等效數(shù)學(xué)模型，然后模擬直流電機(jī)的控制方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩的分別控制；再通過相反的變換，將被控制的等效直流電機(jī)的勵(lì)磁電流和電樞電流合成，合成后的定子電流供給三相交流電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)了三相交流電機(jī)類似于直流電機(jī)的調(diào)速控制。脈寬調(diào)制器：作用：將電壓量轉(zhuǎn)換成可由控制信號(hào)調(diào)節(jié)的矩形脈沖，為功率晶體管的基極提供一個(gè)寬度可由速度指令信號(hào)調(diào)節(jié)的脈寬電壓。控制電路簡單，不需附加關(guān)斷電路，開關(guān)特性好。直流電機(jī)速度控制單元常采用的調(diào)速方法：晶閘管（可控硅）調(diào)速系統(tǒng)；晶體管脈寬調(diào)制（PWM）調(diào)速系統(tǒng)。直流伺服電機(jī)速度控制單元的調(diào)速控制方式調(diào)速的概念有兩個(gè)方面的含義：1)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速：當(dāng)指令速度變化時(shí),電機(jī)的速度隨之變化,并希望以最快的加減速達(dá)到新的指令速度值；2)當(dāng)指令速度不變化時(shí),電機(jī)的速度保持穩(wěn)定不變。永磁式直流伺服電機(jī)的Δn值較小，因此，進(jìn)給系統(tǒng)常采用永磁式直流電機(jī)。調(diào)節(jié)電樞電壓（調(diào)壓調(diào)速）時(shí)，直流電機(jī)機(jī)械特性為一組平行線，只改變電機(jī)的理想轉(zhuǎn)速n0 ，保持了原有較硬的機(jī)械特性，所以調(diào)壓調(diào)速主要用于伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的調(diào)速。直流電機(jī)的基本調(diào)速方式有三種:調(diào)節(jié)電阻Ra、調(diào)節(jié)電樞電壓Ua和調(diào)節(jié)磁通Φ的值。直流伺服電機(jī)的調(diào)速原理與方法 （以他勵(lì)式為例）組成：磁極（定子）、電樞（轉(zhuǎn)子）、電刷與換向片工作原理：直流電源接在兩電刷間，電流通入電樞線圈，切割磁力線，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。按工作原理分：單電壓驅(qū)動(dòng)、高低電壓驅(qū)動(dòng)、恒流斬波、調(diào)頻調(diào)壓、細(xì)分電路等。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。避免了單三拍通電方式的缺點(diǎn)。3)雙三拍工作方式定子繞組通電順序?yàn)椋篈B→BC→CA→AB…（轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）AC→CB→BA→…（轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)）有兩對(duì)磁極同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子的兩對(duì)齒進(jìn)行吸引，每步仍旋轉(zhuǎn)30176。通電順序：A→AB→B→BC→C→CA→A…（逆時(shí)針）A→AC→C→BC→B→BA→A…（順時(shí)針）每步轉(zhuǎn)過15176。CA174。BC174。AB174。（3）每次定子繞組只有一相通電，在切換瞬間失去自鎖轉(zhuǎn)矩，容易產(chǎn)生失步，只有一相繞組產(chǎn)生力矩吸引轉(zhuǎn)子，在平衡位置易產(chǎn)生振蕩 。1） 三相單三拍：（1） 三相繞組聯(lián)接方式：Y 型（2） 三相繞組中的通電順序?yàn)椋和婍樞蛞部蔀樯鲜龅姆聪颍喝鄦稳牡奶攸c(diǎn)：（1）每來一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過 30176。步進(jìn)電機(jī)工作原理按電磁吸引原理工作（以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例）反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的定子上有磁極，每個(gè)磁極上有激磁繞組，轉(zhuǎn)子無繞組，有周向均布的齒，依靠磁極對(duì)齒的吸合工作。每給步進(jìn)電機(jī)輸入一個(gè)脈沖，其轉(zhuǎn)軸就轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，稱為步距角。思考：接觸式碼盤碼道數(shù)為8個(gè)，當(dāng)前位置輸出編碼數(shù)為10001100，問相對(duì)于零點(diǎn)轉(zhuǎn)過了多少角度?第七章 數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)是以機(jī)床移動(dòng)部件的位置和速度為控制量的自動(dòng)控制系統(tǒng)。缺點(diǎn)：電刷磨損造成壽命降低，轉(zhuǎn)速不能太高（每分鐘幾十轉(zhuǎn)），精度受碼道數(shù)限制。格雷碼盤：各碼道的數(shù)碼不同時(shí)改變，每次只切換一位數(shù)，把誤差控制在最小單位內(nèi)。即使斷電或切斷電源，也能讀出轉(zhuǎn)動(dòng)角度。用光柵測(cè)量位移，光柵發(fā)出22500脈沖，光柵的分辨率是多少?編 碼 器兩種安裝方式：①編碼器和伺服電機(jī)同軸聯(lián)接在一起，伺服電機(jī)再和滾珠絲杠連接；內(nèi)裝252。例：光柵線紋密度50條/mm（柵距20μm），經(jīng)4倍頻處理后，線紋密度提高到200條/mm，工作臺(tái)每移動(dòng)5μm送出一個(gè)脈沖，即分辨力為5μm，提高4倍。相位）的正弦信號(hào)。②四倍頻鑒向電路在光柵測(cè)量系統(tǒng)中被廣泛使用。如何提高光柵檢測(cè)裝置的精度?①增加線紋密度，但制造較困難，成本高。莫爾條紋特性：（2）均化誤差作用：莫爾條紋 → 大量光柵線紋形成 → 誤差平均效應(yīng) → 克服個(gè)別/局部誤差 → 提高精度（3）莫爾條紋移動(dòng)與柵距移動(dòng)成比例（同步性）：光柵移動(dòng)一柵距d → 莫爾條紋移動(dòng)一個(gè)間距w光柵移動(dòng)方向相反，莫爾條紋移動(dòng)方向也相反。常見結(jié)構(gòu)按光路分：分光讀數(shù)頭、垂直入射讀數(shù)頭、反射讀數(shù)頭作用：將莫爾條紋的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)。指示光柵裝在光柵讀數(shù)頭中。光柵的結(jié)構(gòu)與測(cè)量原理（以玻璃透射式直線光柵為例）光柵的結(jié)構(gòu)組成：標(biāo)尺光柵、光柵讀數(shù)頭標(biāo)尺光柵與行程等長，通常光柵長度為1m，行程大于1m時(shí)，需要將光柵接長。圓光柵：在玻璃圓盤外環(huán)端面上，做成黑白相間、呈輻射狀條紋，相互間夾角(柵距角)相等。金屬反射光柵：在鋼尺或不銹鋼的鏡面上用照相腐蝕法或用鉆石刀刻劃制成的光柵線紋；常用的線紋數(shù)為250條/mm ，分辨率低。玻璃透射光柵：是在玻璃的表面上涂上一層均勻的感光材料或金屬鍍膜，用照相腐蝕等方法制成透明與不透明間隔相等的線紋。計(jì)量光柵：25條/㎜、50條/㎜、100條/㎜、250條/㎜等，～㎜，主要是利用光的透射和反射現(xiàn)象，用于數(shù)控機(jī)床閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)。表明滑尺移動(dòng)了多少mm？鑒幅工作方式：給滑尺上正、余弦繞組的勵(lì)磁電壓的頻率、相位相同，但幅值不同。的交流勵(lì)磁電壓通過鑒別定尺感應(yīng)輸出電壓的相位，即可測(cè)量定尺和滑尺之間的相對(duì)位移。當(dāng)滑尺移動(dòng)距離為 2t，滑尺繞組相對(duì)于定尺繞組的空間相位角變化 2p；當(dāng)移動(dòng) x 時(shí)，則相位角變化θ角度。定尺全部接好后，采用激光干涉儀或量塊 + 千分表進(jìn)行全長誤差測(cè)量，使總長度上的累積誤差≤單塊定尺的最大偏差。標(biāo)準(zhǔn)感應(yīng)同步器定尺長250mm，滑尺長100mm，節(jié)距2mm。旋轉(zhuǎn)式：定子、轉(zhuǎn)子，測(cè)角位移，用于半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。感應(yīng)同步器根據(jù)用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分：直線式、旋轉(zhuǎn)式。要檢測(cè)工作臺(tái)的絕對(duì)位置，需加一臺(tái)絕對(duì)位置計(jì)數(shù)器，累計(jì)所走的導(dǎo)程數(shù)，折算成位移總長度。變化到360176。旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理原理：電磁感應(yīng)，當(dāng)定子加上一定頻率的激磁電壓時(shí)，通過電磁耦合，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其輸出電壓的大小取決于定子和轉(zhuǎn)子兩個(gè)繞組軸線在空間的相對(duì)位置。缺點(diǎn)：信號(hào)處理比較復(fù)雜。旋轉(zhuǎn)變壓器：是一種輸出電壓與角位移量成連續(xù)函數(shù)關(guān)系的感應(yīng)式微電機(jī)，數(shù)控機(jī)床上常見的角位移測(cè)量裝置，廣泛用于半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床。③ 檢測(cè)信號(hào)的類型——模擬式和數(shù)字式；④運(yùn)動(dòng)型式——回轉(zhuǎn)型和直線型。數(shù)控系統(tǒng)中的檢測(cè)裝置按檢測(cè)的物理量不同，分位移、速度和電流三種類型。10″／360176。一般：直線位移檢測(cè)精度：177。半閉環(huán)、閉環(huán)數(shù)控機(jī)床的加工精度在很大程度上是由位置檢測(cè)裝置的精度決定的。半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床：旋轉(zhuǎn)變壓器、編碼器等，安裝在電機(jī)或絲杠上，測(cè)量電機(jī)或絲杠的角位移間接測(cè)量工作臺(tái)直線位移。第六章 數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置組成：檢測(cè)元件（傳感器）、信號(hào)處理裝置。刀具半徑補(bǔ)償主要方法：B刀具半徑補(bǔ)償和C刀具半徑補(bǔ)償。在輪廓加工中，由于刀具有一定的半徑，刀具中心軌跡并不等于零件輪廓軌跡。提高DDA法插補(bǔ)質(zhì)量的措施1． 進(jìn)給速度的均勻化措施——左移規(guī)格化；2．提高插補(bǔ)精度的措施—余數(shù)寄存器預(yù)置數(shù)。采用數(shù)字積分法進(jìn)行插補(bǔ)的優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)算速度快、脈沖分配均勻、易于實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)或多坐標(biāo)空間曲線的插補(bǔ)，在輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。應(yīng)用較多方法：直線函數(shù)法、擴(kuò)展數(shù)字積分法插補(bǔ)方法：脈沖增量插補(bǔ)(逐點(diǎn)比較法（大題）S5P54，DDA法)、數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)(直線函數(shù)法，擴(kuò)展DDA法)圓弧插補(bǔ)：（要掌握?qǐng)A弧插補(bǔ)的計(jì)算,記公式，要填表）Fi，j＝0時(shí)，點(diǎn)在圓弧上；Fi，j＞0時(shí)，點(diǎn)在圓弧外；Fi，j＜0時(shí)，點(diǎn)在圓弧內(nèi)。閉環(huán)、半閉環(huán)系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)方法。插補(bǔ)周期T＞插補(bǔ)運(yùn)算時(shí)間，為什么？（選擇題）答：因?yàn)槌瓿刹逖a(bǔ)運(yùn)算外，還要執(zhí)行顯示、監(jiān)控、位置采樣及控制等實(shí)時(shí)任務(wù)。 ②插補(bǔ)周期與位置反饋采樣周期的關(guān)系，插補(bǔ)周 期應(yīng)該是采樣周期的整數(shù)倍，或者兩者相同。一般將粗插補(bǔ)運(yùn)算稱為插補(bǔ)，由軟件完成；精插補(bǔ)可由軟件、硬件實(shí)現(xiàn)。在每個(gè)T 內(nèi),計(jì)算輪廓步長 l＝F應(yīng)用較多方法：逐點(diǎn)比較法、數(shù)字積分法數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)（數(shù)據(jù)增量插補(bǔ)、時(shí)間分割法）采用時(shí)間分割思想，根據(jù)編程的進(jìn)給速度將輪廓曲線分割為每個(gè)插補(bǔ)周期的進(jìn)給直線段（又稱輪廓步長）進(jìn)行數(shù)據(jù)密化，以此來逼近輪廓曲線。有的數(shù)控系統(tǒng)將其用于數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)中的精插補(bǔ)。特點(diǎn)：運(yùn)算簡單，用硬件電路實(shí)現(xiàn)，運(yùn)算速度快?；鶞?zhǔn)脈沖插補(bǔ)（脈沖增量插補(bǔ)、行程標(biāo)量插補(bǔ)）每次插補(bǔ)結(jié)束時(shí)向各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸輸出一個(gè)基準(zhǔn)脈沖序列，驅(qū)動(dòng)各坐標(biāo)軸進(jìn)給電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。三坐標(biāo)以上聯(lián)動(dòng)的CNC系統(tǒng)中，一般還有螺旋線插補(bǔ)等功能。粗插補(bǔ)：采用軟件方法，將加工軌跡分割為線段精插補(bǔ)：采用硬件插補(bǔ)器，將粗插補(bǔ)分割的線段進(jìn)一步密化數(shù)據(jù)點(diǎn)。脈沖當(dāng)量或最小分辨率：刀具或工件移動(dòng)的最小位移量。第五章 數(shù)控機(jī)床的控制原理插補(bǔ)：是一種運(yùn)算程序，經(jīng)過運(yùn)算，判斷出每一步怎樣進(jìn)給誤差更小？應(yīng)同時(shí)向幾個(gè)、還是一個(gè)坐標(biāo)軸進(jìn)給？進(jìn)多少？……插補(bǔ)技術(shù)：是數(shù)控系統(tǒng)的核心技術(shù)。獨(dú)立型PLC：獨(dú)立型PLC獨(dú)立于CNC裝置，具有完備的硬件和軟件功能，能夠獨(dú)立完成規(guī)定控制任務(wù)。后臺(tái)程序(背景程序)：完成顯示、程序編輯管理、系統(tǒng)輸入/輸出、插補(bǔ)預(yù)處理（譯碼、刀補(bǔ)處理、速度預(yù)處理)等弱實(shí)時(shí)性的任務(wù)，它是一個(gè)循環(huán)運(yùn)行的程序，其在運(yùn)行過程中，不斷地定時(shí)被前臺(tái)中斷程序所打斷，前后臺(tái)相互配合來完成零件的加工任務(wù)。并發(fā)處理和流水