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§5-1 §5-1概述 数控机床原理与系统 西工大机电学院 数控机床原理与系统 西工大机电学院 第五章 数控机床的伺服驱动系统 第五章 数控机床的伺服驱动系统 数控机床原理与系统 西工大机电学院 数控机床原理与系统 西工大机电学院 *概述 更开环步进式伺服驱动系统 与闭环伺服控制原理与系统 更CNC伺服系统 伺服驱动系统直接影响移动速度、跟踪精度、定 位精度等一系列重要指标，是数控机床的关键技术。 ?、伺服驱动系统的性能 数控机床对伺服驱动系统的要求： .进给速度调速范围大：5mmzmin, lOm/min .位移精度要高：全程积累误差W±5iiin,与脉 冲当量有关，6 ! , A !； .跟随误差要小：闭环自控系统动态性能要好； .伺服系统的工作稳定性要好：抗干扰能力强， 速度均匀、平稳，粗糙度低，过载4?6倍，低 速爬行工作可靠，抗干扰性强; 数控机床原理与系统 西工大机电学院 数控机床原理与系统 西工大机电学院 ^§5-1概述 二、数控机床伺服驱动系统的基本组成 开环、闭环、CNC （比较由软件实现） 开环、闭环、CNC （比较由软件实现） 进给指令 ^§5-1概述 三、数控机床伺服驱动系统的分类 .按用途和功能分 ?进给驱动：转距大小，调速范围，调节精度，动态 响应速度等； ?主轴驱动：足够的功率，宽的恒功率调节范围， 速度调节范围； .按控制原理和有无检测分 ?开环：无检测，经济型数控和老设备改造 ?闭环：半闭环（检测丝杠转角）和全闭环（检 测工作台直线位移） § § 5-2开环步进式伺服驱动系统 数控机床原理与系统 西工大机电学院 数控机床原理与系统 西工大机电学院 §5-1 §5-1概述 数控机床原理与系统 西工大机电学院 数控机床原理与系统 西工大机电学院 二、数控机床伺服驱动系统的分类 .按执行元件和动作原理分 ?电液伺服驱动：由电液伺服阀、低速大转矩液 压马达或液压缸，位置检测等元件组成 ?电气伺服驱动：步进电机、直流伺服电机（频 繁起动，制动，快速定位等优点，但有电刷， 需要维护），交流伺服电机（易于维护，制造 简单） .按控制方式分 ?模拟伺服方式 ■数字伺服方式 执行元件是步进电机，开环，无检测装置，结构 简单、容易调整，但控制精度低，、速度受到限制。 一、步进电机的种类、结构及工作原理 .步进电机的种类 按产生力矩原理分：反应式、 按输出力矩大小分：伺服式、 按定子数：单定子、双定子、 激磁式功率式三定子、多定子按各相绕阻分布： 激磁式 功率式 三定子、多定子 ?、步进电机的种类）结构及工作原理 .步进电机的结构  一、步进电机的种类、结构及工作原理 .步进电机的工作原理 一、步进电机的种类、结构及工作原理 .步进电机的工作原理 电磁铁的工作原理，结论： 步进电机定子绕阻通电状态每改变一次，它的转子转过一个固定的角度，即电机的步距角； 改变步进电机定子绕阻的通电顺序，其转子的 旋转方向随之改变； 步进电机定子绕阻通电状态变化的频率越高中 转子的转速越高； 步距角与定子绕阻相数呼、转子齿数z、通电方 式k有关：° = 36°/（雨次） ?、步进电机的种类、结构及工作原理 3.步进电机的主要特征 步距角a ： 0.5°?3。，决定控制精度，是决 定步进式伺服系统脉冲当量的重要参数 距角特性、最大静态转距Mjmax和启动转距Mq 启动频率fq ：空载时，步进电机由静止突然启 动，并进入不丢步的正常运行所允许的最高频 率 连续运行的最高工作频率：保证不丢步运行的 极限频率 加减速特性：描述步进电机由静止到工作频率 和由工作频率到静止的加减速过程中，定子绕 阻通电状态的变化频率与时间的关系。 二、步进式伺服驱动系统工作原理 系统由步进电机驱动线路+步进电机组成，对 工作台位移、速度和运动方向进行控制 .工作台位移的控制 进给脉冲个数N一定子绕阻通电状态改变次数 N一角位移。=aN-＞工作台位移L=6t/360° .工作台进给速度的控制 进给脉冲频率f 一定子绕阻通断电状态变化频 率f f步进电机转速3 f工作台进给速度V .工作台运动方向的控制 定子绕阻通电顺序改变一工作台运动方向改变 三、步进电机的驱动控制线路 功能：将一定频率f、数量N和方向的进给脉冲转换为 控制步进电机定子各相绕阻通断电状态变化的频率、 次数和顺序的功率信号 进给脉冲冲合路 脉混电减冲配路 加脉分电加减速电路环形分配器功率放大器至步进 电机绕阻 进给脉冲 冲合路 脉混电 减冲配路 加脉分电 加减速电路 环形分配器 功率放大器 至步进 电机绕阻 三、步进电机的驱动控制线路 .脉冲混合电路 将脉冲进给、手动进给、手动回原点、误差 补偿等混合为正向或负向脉冲进给信号 .加减脉冲分配电路 将同时存在正向