数控编程第三十五讲.ppt

二、光电盘与编码盘 2.编码盘 三、光栅测量装置 计量光栅有长光栅和圆光栅两种，是数控机床和数显系统常用的检测元件，它具有精度高、响应速度较快等优点。 线条之间距离（称之为栅距）可以根据所需的精度决定，一般是每毫米刻50、100、200条线。 四、感应同步器测量装置 常用的电磁测量装置有感应同步器和旋转变压器， 而旋转变压器的工作原理及使用方法和感应同步器相似，它可以用于测量角度，但其精度比感应同步器低些。 ②窄K式：其定尺的宽度比标准式窄，用于精度较低或机床上安装位置窄小且安装面难于加工的情况 2.感应同步器的特点： ①精度高：感应同步器的极对数多，平均效应所产生的测量精度要比制造精度高，且输出信号是由滑尺和定尺之间相对移动产生的中间无机械转换环节，所以测量结果只受本身精度的影响。 五、磁尺测量装置 磁尺测量装置是将具有一定节距的磁化信号用记录磁头记录在磁性标尺的磁膜上，用来做为测量基准。 1、磁性标尺 磁性标尺是在非导磁材料的基体上，涂敷或镀上一层很薄的磁膜（导磁材料），然后在录磁机上或在使用位置上录磁，磁化信号可以是脉冲。 2、磁头 磁头是进行磁--电转换的变换器，它把反映空间位置的磁化信号检测出来，转换成电信号输送给检测电路，它是磁尺测量装置中比较关键的元件。 第六章 数控机床的伺服系统 第一节 概述 第六章第五节位置控制系统 一、步进电动机开环控制 1、步进电动机的工作原理 步进电动机的工作原理是按电磁吸引的原理工作的。 单三拍方式通电时，转子每步转过30°，由于每次只有一相绕组通电，在切换瞬间失去自锁转矩，容易失步； 2、步进电动机的主要特性 （1）步距角和静态步距误差 步距角反映步进电动机定子绕组的通电状态每改变一次，转子转过的角度。取决于电动机的结构和控制方式。 （2）静态矩角特性 当步进电动机不改变通电状态时，转子处在不动状态。 如果在电动机轴上外加一个负载转矩，使转子按一定方向转过一个角度θ，此时转子所受的电磁转矩T称为静态转矩，角度θ称为失调角。 描述静态时T与θ的关系叫矩角特性。 （3）起动频率 空载时，步进电动机由静止状态突然起动，并进入不丢步的正常运行的最高频率，称为起动频率或突跳频率。 （5）矩频特性与动态转矩 矩频特性T=F(f)是描述步进电动机连续稳定运行时输出转矩与连续运行频率之间的关系。 步距角计算公式： 其中，m为定子相数。 Z为转子齿数。 K为控制方式确定的拍数与相数的比例系数。例如三相三拍时，k＝1；三相六拍时，k＝2。 实际的步距角与理论值有误差，一转内的最大误差值定为步距误差，通常在10′以内。 加给步进电动机的指令脉冲频率如大于起动频率，就不能正常工作，随着负载加大，起动频率降低。 （4）连续运行频率 步进电动机起动以后，其运行速度能跟踪指令脉冲频率连续上升而不丢步的最高工作频率，称为连续运行频率。 其值远大于起动频率。与电机所带负载的性质和驱动电源都有关系。 该特性上每一个频率对应的转矩称为动态转矩，使用时一定要考虑动态转矩随连续运行频率的上升而下降的特点。 以上特性中，除第一项外，其余四项均与驱动电源有很大关系。 3、步进电动机驱动电路 驱动控制电路是由环形分配器和功率放大器组成。 在许多CNC系统中，环形分配器功能由软件产生。 （1）环形分配器 加到环形分配器输入端的指令脉冲是CNC插补器输出的分配脉冲，输出则是步进电动机相应绕组驱动器的输入。 通常还要加减速控制，使脉冲频率平滑上升或下降，以适应步进电动机的驱动特点。 环形分配器是根据步进电动机的相数和控制方式设计的。如图表示一个三相六拍环形分配器的原理线路图。 * 数 控 技 术 主讲教师：仇晓黎 东南大学远程教育 第 三十五 讲 1．光电盘 光电盘是一种光电式转角测量元件，如图所示，在一个圆盘周围分成相等的透明与不透明部份。 当圆盘与工作轴一起转动时，光电元件接受时断时续的光，产生近似的正弦信号，经放大整形后成脉冲信号被送到计数器， 根据脉冲的数目或频率可测出工作轮的转角及转速，所以可以用作脉冲发生器，当然亦可以由测得的转角求出相应的直线位移。 在结构上除上述光电式外，还有接触式或电感式的。 接触式的圆盘是由导电部分和绝缘部分相间而成，通过导电环取得信号， 感应式则是在圆盘周围嵌入等距离的直径为1.4-2mm的永久磁铁，利用霍尔元件磁电效应取得信号。 这类测量装置对要求不高的场合是一种经济而实用的检测手段。 编码盘是一种直接编码式的测量元件。 它可直接把被测转角或位移转换成相应的代码，指示的是绝对位置而无累积误差， 在电源切断后位置信息不会失去，由于通道多结构复杂，不易做到高精度。 编码盘按其工作原理可分为光电式及电磁式等几种。 如图是一个四位二进制码盘，涂黑部分是导电的，其余是绝缘的。四位码盘对应四个