第4章 伺服系統(tǒng)和驅(qū)動元件綜述ppt課件.ppt

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1、第4章伺服系統(tǒng)和驅(qū)動元件主軸電機(jī)伺服電機(jī)刀庫刀具定位電機(jī)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)定位電機(jī)帶制動器伺服電機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)（ServoSystem)CNC系統(tǒng)驅(qū)動電機(jī)檢測裝置控制信號反饋信號光柵尺數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的定義伺服系統(tǒng)是一種以機(jī)械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)。CNC裝置是數(shù)控機(jī)床的“大腦”，“指揮機(jī)構(gòu)”伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的“四肢”，“執(zhí)行機(jī)構(gòu)”。伺服驅(qū)動系統(tǒng)忠實(shí)地執(zhí)行由CNC裝置發(fā)來的運(yùn)動命令，精確控制執(zhí)行部件的運(yùn)動方向，進(jìn)給速度與位移量。4.1伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的定義伺服系統(tǒng)是指以機(jī)械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)。它接受來自數(shù)控裝置的進(jìn)給指令信號，經(jīng)變換、調(diào)節(jié)和放大后

2、驅(qū)動執(zhí)行件，轉(zhuǎn)化為直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置(計(jì)算機(jī))和機(jī)床的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)又稱為位置隨動系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、伺服機(jī)構(gòu)或伺服單元。該系統(tǒng)包括了大量的電力電子器件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，綜合性強(qiáng)。4.1伺服系統(tǒng)按控制對象和使用目的不同分進(jìn)給伺服系統(tǒng)－－控制各坐標(biāo)軸的切削進(jìn)給運(yùn)動主軸驅(qū)動伺服系統(tǒng)－－控制主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動輔助伺服系統(tǒng)－－控制刀庫、料庫等輔助系統(tǒng)的運(yùn)動，多采用建議的位置控制。數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的分類4.1伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的分類按所用驅(qū)動元件的類型不同分步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)直線電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)4.1伺服系統(tǒng)4.2

3、.1/4.3.1步進(jìn)電機(jī)/驅(qū)動裝置4.2.2/4.3.2直流伺服電機(jī)/驅(qū)動裝置4.2.2/4.3.3交流伺服電機(jī)/驅(qū)動裝置高精度要求定位準(zhǔn)確（定位誤差持別是重復(fù)定位誤差要小），跟隨精度高（跟隨誤差?。?。一般定位精度要求達(dá)到mm級，0.01～0.001mm，高的達(dá)0.1um。靈敏度高，響應(yīng)快提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量，一般電機(jī)升降速過渡過程，時(shí)間在0.2s以下。另外，當(dāng)負(fù)載突變時(shí)，要求速度的恢復(fù)時(shí)間短，且無振蕩，這樣才能得到光滑的加工表面。調(diào)速范圍寬保證在任何情況下都能得到最佳切削條件和加工質(zhì)量，一般要求調(diào)速范圍：最低轉(zhuǎn)速/最高轉(zhuǎn)速=1/1000～1/10000，且通常是無級調(diào)速。低

4、速大轉(zhuǎn)矩一般是在低速進(jìn)行重切削，所以在低速時(shí)進(jìn)給驅(qū)動要有大的轉(zhuǎn)矩輸出?？煽啃愿撸€(wěn)定性對環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，性能穩(wěn)定，使用壽命長。數(shù)控機(jī)床對伺服系統(tǒng)的要求4.1伺服系統(tǒng)4.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動控制系統(tǒng)步進(jìn)電動機(jī)主要用于開環(huán)位置控制系統(tǒng)。它由步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動電源和步進(jìn)電動機(jī)組成，沒有反饋環(huán)節(jié)。這種系統(tǒng)較簡單，控制較容易，維修也較方便，而且為全數(shù)字化控制。由于開環(huán)系統(tǒng)精度不高，且步進(jìn)電動機(jī)的功率和速度不高，因此步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)僅用于小容量、加工速度低、脈沖當(dāng)量和精度不太高的場合，如經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床和電加工機(jī)床、計(jì)算機(jī)的打印機(jī)、繪圖儀等設(shè)備。4.2步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電動機(jī)及其驅(qū)動系統(tǒng)4.2步進(jìn)電機(jī)步

5、進(jìn)電動機(jī)及其驅(qū)動系統(tǒng)步進(jìn)電動機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的控制電動機(jī)。位移量的控制向步進(jìn)電動機(jī)送一個(gè)控制脈沖，其轉(zhuǎn)軸就轉(zhuǎn)過一個(gè)角度或移動一個(gè)直線位移，稱為一步；脈沖數(shù)增加，角位移(或線位移)隨之增加，即脈沖數(shù)決定位移量。進(jìn)給速度的控制脈沖頻率高，則步進(jìn)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就高，反之則低，即脈沖頻率決定進(jìn)給速度。運(yùn)動方向的控制改變分配脈沖的相序，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，從而改變運(yùn)動方向。與一般交流和直流電動機(jī)所不同的是，步進(jìn)電動機(jī)定子繞組所加的電源形式為脈沖電壓，而不是正弦電壓或者恒定直流電壓。步進(jìn)電動的控制原理4.2步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電動機(jī)是按電磁吸引的原理進(jìn)行工作步進(jìn)

6、電動的工作原理4.2步進(jìn)電機(jī)極與極之間的夾角為60°。轉(zhuǎn)子鐵心上無繞組，只有均勻分布的齒。（1）反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)：定子鐵心上有六個(gè)均勻分布的磁極，沿直徑相對兩個(gè)極上的線圈串聯(lián)，構(gòu)成一相勵(lì)磁繞組。步進(jìn)電動的工作原理繞組定子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心4.2步進(jìn)電機(jī)（2）工作方式步進(jìn)電動的工作原理繞組定子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心按電磁吸引的原理工作的。必須抓住兩點(diǎn)：磁力線力圖走磁阻最小的路徑，從而產(chǎn)生反應(yīng)力矩幾個(gè)概念的含義：“拍”—定子相繞組每改變一次通電狀態(tài)，稱為“一拍”。“單”—指同時(shí)只有一相繞組通電?！半p”—指有兩相繞組同時(shí)通電。①“單三拍”4.2步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)工作原理步

7、進(jìn)電動的工作原理4.2步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心上無繞組，只有均勻分布的40個(gè)齒，齒槽距相等，齒距角為360°/40＝9°。每個(gè)定子磁極上均勻分布了五個(gè)齒，齒槽距相等，齒距角為9°。繞組定子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心定子鐵心上有六個(gè)均勻分布的磁極，沿直徑相對兩個(gè)極上的線圈串聯(lián)，構(gòu)成一相勵(lì)磁繞組。步進(jìn)電動的工作原理4.2步進(jìn)電機(jī)定子步進(jìn)電動的工作原理4.2步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子步進(jìn)電動的工作原理4.2步進(jìn)電機(jī)按電磁吸引的原理工作的。必須抓住兩點(diǎn)：磁力線力圖走磁阻最小的路徑，從而產(chǎn)生反應(yīng)力矩各相定子齒之間彼此錯(cuò)齒1/