數(shù)控機(jī)床原理第章4

第4章數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)4.1數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)概述4.2直流伺服系統(tǒng)4.3交流伺服系統(tǒng)4.4位置檢測(cè)裝置4.1數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)概述伺服系統(tǒng)是以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)，是一種位置隨動(dòng)系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)有兩種，即進(jìn)給伺服系統(tǒng)與主軸伺服系統(tǒng)。4.1.1伺服系統(tǒng)的組成雙閉環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)是速度環(huán)，外環(huán)是位置環(huán)。4.1.2數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服系統(tǒng)的要求1．進(jìn)給調(diào)速范圍寬最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比。2．位置精度高保證數(shù)控機(jī)床的定位精度和進(jìn)給跟蹤精度。閉環(huán)伺服系統(tǒng)的分辨率可以達(dá)到1m，數(shù)控裝置的分辨率可以達(dá)0.1m。3．速度響應(yīng)快4．低速大轉(zhuǎn)矩伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在低速進(jìn)給時(shí)，要有大的輸出轉(zhuǎn)矩。4.1.3伺服系統(tǒng)的分類1．按有無反饋分類（1）開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng)無位置反饋裝置，是數(shù)控機(jī)床中最簡(jiǎn)單的伺服系統(tǒng)。圖4.2開環(huán)伺服系統(tǒng)（2）閉環(huán)伺服系統(tǒng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)是誤差控制隨動(dòng)系統(tǒng)。圖4.3閉環(huán)伺服系統(tǒng)（3）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)圖4.4半閉環(huán)伺服系統(tǒng)2．按驅(qū)動(dòng)裝置類型分類（1）電液伺服系統(tǒng)（2）電氣伺服系統(tǒng)3．按進(jìn)給給驅(qū)動(dòng)和主主軸驅(qū)動(dòng)分分類（1）進(jìn)給給伺服系統(tǒng)統(tǒng)（2）主軸軸伺服系統(tǒng)統(tǒng)4．按反饋饋比較控制制方式分類類（1）脈沖沖、數(shù)字比比較伺服系系統(tǒng)（2）相位位比較伺服服系統(tǒng)（3）幅值值比較伺服服系統(tǒng)（4）全數(shù)數(shù)字伺服系系統(tǒng)4.2直直流伺伺服系系統(tǒng)4.2.1直流伺服電電機(jī)分類1．高速直直流伺服電電動(dòng)機(jī)2．低速大大扭矩寬調(diào)調(diào)速電動(dòng)機(jī)機(jī)4.2.2永磁直流伺伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)1．永磁直直流伺服電電機(jī)的結(jié)構(gòu)構(gòu)與特點(diǎn)圖4.8永永磁式式直流寬調(diào)調(diào)速伺服電電動(dòng)機(jī)2．永磁直直流伺服電電機(jī)的選用用（1）對(duì)直直流伺服電電機(jī)的要求求（2）直流流伺服電動(dòng)動(dòng)機(jī)的選用用4.2.3直流伺服系系統(tǒng)主電路路4.2.4晶閘管觸發(fā)發(fā)電路4.2.5直流電機(jī)晶晶閘管供電電的速度控控制系統(tǒng)4.2.6晶體管直流流脈寬（PWM）調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)4.3交流伺伺服系系統(tǒng)4.3.1交流伺服電電機(jī)固有缺點(diǎn)，，如電刷和和換向器易易于磨損，，需經(jīng)常維維護(hù)；換向向時(shí)換向器器會(huì)產(chǎn)生火火花，直直流電機(jī)結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，，制造困難難，交流流電機(jī)的輸輸出功率可可比直流電電機(jī)提高10％～70％。此此外，交流流電機(jī)的容容量可比直直流電機(jī)做做得大。1．交流伺伺服電機(jī)的的分類和特特點(diǎn)（1）異步步交流伺服服電機(jī)（IM）（2）同步步交流伺服服電機(jī)（SM）2．永磁式式交流伺服服電機(jī)（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)永磁式交流流伺服電機(jī)機(jī)由定子、、轉(zhuǎn)子和檢檢測(cè)元件三三部分組成成。如圖4.26、、圖4.27所示。。圖4.26永磁磁交流伺服服電機(jī)橫截截面圖4.27永磁磁交流伺服服電機(jī)縱剖剖面（2）工作作原理（3）永磁磁式伺服電電機(jī)的性能能①永磁式式伺服電機(jī)機(jī)的性能可可用轉(zhuǎn)矩——速度特性性曲線描述述。②高可靠靠性。③主要損損耗在定子子繞組與鐵鐵心上，故故散熱容易易，便于安安裝時(shí)采取取熱保護(hù)措措施；而直直流電機(jī)損損耗主要在在轉(zhuǎn)子上，，散熱困難難。④轉(zhuǎn)子慣慣量小，其其結(jié)構(gòu)允許許高速工作作。⑤體積小小、質(zhì)量輕輕。4.3.2交流永磁電電機(jī)調(diào)速系系統(tǒng)1．交流電電機(jī)的一般般調(diào)速方法法2．交流變變頻調(diào)速系系統(tǒng)3．交流永永磁同步電電機(jī)調(diào)速系系統(tǒng)4.3.3交流主軸驅(qū)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1．交流主主軸電機(jī)2．幾種新新型主軸電電機(jī)3．交流主主軸電機(jī)的的控制方法法4．主軸準(zhǔn)準(zhǔn)停控制4.4位置檢檢測(cè)裝裝置4.4.1數(shù)控機(jī)床對(duì)對(duì)檢測(cè)元件件的要求與與檢測(cè)元件件的分類主要要求是是：①壽命命長(zhǎng)，可靠靠性高，抗抗干擾能力力強(qiáng)；②滿滿足精度和和速度要求求；③使用用維護(hù)方便便，適合機(jī)機(jī)床運(yùn)行環(huán)環(huán)境；④成成本低；⑤⑤便于與計(jì)計(jì)算機(jī)聯(lián)接接。常用位置檢檢測(cè)元件主主要有脈沖編碼器器、旋轉(zhuǎn)變壓器器、感應(yīng)同步器器和光柵。4.4.2旋轉(zhuǎn)變壓器器1．旋轉(zhuǎn)變變壓器的工工作原理2．旋轉(zhuǎn)變變壓器的工工作方式4.4.3脈沖編碼器器脈沖編碼器器是一種旋旋轉(zhuǎn)式脈沖沖發(fā)生器。。1．脈沖編編碼器的工工作原理圖4.45光電電盤工作原原理示意圖圖2．脈沖編編碼器結(jié)構(gòu)構(gòu)3．絕對(duì)值值脈沖編碼碼器通過讀取編編碼盤上的的圖案確定定軸的位置置。圖4.48光電電絕對(duì)值編編碼器4.4.4光柵（1）直線線光柵（即即長(zhǎng)光柵））①玻璃透透射光柵。。②金屬反反射光柵。。（2）圓光光柵（3）計(jì)量量光柵的精精度2．工作原原理（a）結(jié)構(gòu)構(gòu)圖（（b）輸出波波形圖4.51透射射直線式光光柵原理圖圖3．光柵檢檢測(cè)裝置（1）光柵柵讀數(shù)頭（2）辨向向方法4.4.5感應(yīng)同步器器是一種電磁磁式位置檢檢測(cè)元件。。一般可分分為直線式式和旋轉(zhuǎn)式式兩種。1．感應(yīng)同同步器結(jié)構(gòu)構(gòu)圖4.58直線線感應(yīng)同步步器謝謝觀看/歡迎下載BY