数控技术运用基础课件第5章章节资料

第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.1伺服系统概述伺服系统概述 v5.1.1 伺服系统的组成与分类伺服系统的组成与分类v5.1.2 伺服系统的基本要求伺服系统的基本要求v5.2 步进电动机及驱动电路步进电动机及驱动电路 5.2.1 步进电动机的工作原理和主步进电动机的工作原理和主要特性要特性 5.2.2 步进电动机的驱动控制步进电动机的驱动控制5.2.3 开环控制步进电动机伺服系开环控制步进电动机伺服系统的工原理统的工原理第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.3直流伺服电动机直流伺服电动机v5.3.1 直流伺服电动机的类型直流伺服电动机的类型 v5.3.2直流伺服电动机的结构与工直流伺服电动机的结构与工作原理作原理v5.3.3 直流电动机的静态特性与控直流电动机的静态特性与控制方法制方法第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.4交流伺服电动机交流伺服电动机 v5.4.1 交流伺服电动机的类型交流伺服电动机的类型 5.4.2 交流伺服电动机的工作原理交流伺服电动机的工作原理5.4.3 交流伺服系统的控制方法交流伺服系统的控制方法5.4.4 SPWM变频控制器变频控制器 第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.5位置控制位置控制 v5.5.1 脉冲比较法脉冲比较法 5.5.2 相位比较法相位比较法 5.5.3 幅值比较幅值比较第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.1伺服系统概述伺服系统概述 v5.1.1 伺服系统的组成与分类伺服系统的组成与分类 进给伺服系统按有无位置检测和反馈以及检测装置的安装位置的不同，可分为开环控制、半闭环和闭环控制系统。第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.1伺服系统概述伺服系统概述 v5.1.1 伺服系统的组成与分类伺服系统的组成与分类1、开环伺服系统第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.1伺服系统概述伺服系统概述 v5.1.1 伺服系统的组成与分类伺服系统的组成与分类2、半闭环伺服系统第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.1伺服系统概述伺服系统概述 v5.1.1 伺服系统的组成与分类伺服系统的组成与分类3、闭环伺服系统第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.1伺服系统概述伺服系统概述 5.1.2 伺服系统的基本要求伺服系统的基本要求(1)进给调速范围要宽(2)位置精度要高(3)速度响应要快(4)低速大转矩 第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.2步进电动机及驱动电路步进电动机及驱动电路 v5.2.1 步进电动机的工作原理和步进电动机的工作原理和主要特性主要特性1、步进电动机的工作原理第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.2步进电动机及驱动电路步进电动机及驱动电路 v5.2.1 步进电动机的工作原理和步进电动机的工作原理和主要特性主要特性步距角:第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.2步进电动机及驱动电路步进电动机及驱动电路 5.2.1 步进电动机的工作原理和步进电动机的工作原理和2、步进电动机的主要特性、步进电动机的主要特性（1）步距角和步距误差（2）静态转矩和矩角特性（3）最大起动转矩（4）最高起动频率（5）连续运行的最高工作频率（6）矩频特性第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.2步进电动机及驱动电路步进电动机及驱动电路 5.2.2 步进电动机的驱动控制步进电动机的驱动控制 步步进进电电动动机机驱驱动动要要解解决决环环形形分分配配和和功功率率放放大大两个问题。两个问题。1、环形分配（1）作用 是用于控制步进电动机的通电运行方式的，其作用就是将数控装置送来的一串指令脉冲按照一定的顺序和分配方式，控制各相绕组的通、断电。第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.2步进电动机及驱动电路步进电动机及驱动电路 5.2.2 步进电动机的驱动控制步进电动机的驱动控制步步进进电电动动机机驱驱动动要要解解决决环环形形分分配配和和功功率率放大两个问题。放大两个问题。1、环形分配（2）环形脉冲分配器第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.2步进电动机及驱动电路步进电动机及驱动电路 5.2.2 步进电动机的驱动控制步进电动机的驱动控制2、步进电动机驱动电源（功率放大器）(1)单电压驱动电路(2)高低压驱动电路(3)恒流斩波驱动电路(4)细分驱动电路 第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.2步进电动机及驱动电路步进电动机及驱动电路 5.2.3 开开环环控控制制步步进进电电动动机机伺伺服服系系统的工原理统的工原理1、工作台位移量的控制2、工作台运动方向的控制 第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.3直流伺服电动机直流伺服电动机5.3.1 直流伺服电动机的类型直流伺服电动机的类型 直直流流伺伺服服电电动动机机按按励励磁磁方方式式不不同同，可可分分为为电电磁磁式式和和永永磁磁式式两两种种。电磁式按励磁绕组与电枢绕组的连接方式不同，又分为并励、串励和复励三种形式。按电动机转子的转动惯量的不同，又可分为小惯量和大惯量两种 第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.3直流伺服电动机直流伺服电动机5.3.2直直流流伺伺服服电电动动机机的的结结构与工作原理构与工作原理第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.3直流伺服电动机直流伺服电动机5.3.3 直直流流电电动动机机的的静静态态特特性性与控制方法与控制方法1、机械特性、机械特性2、调节特性、调节特性第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.4交流伺服电动机交流伺服电动机 5.4.1 交交流流伺伺服服电电动动机机的的类类型型 交交流流伺伺服服电电动动机机分分为为同同步步型型伺伺服服电电动动机机和和异异步步型型伺伺服服电电动动机机两两大大类。类。第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.4交流伺服电动机交流伺服电动机 5.4.1 交流伺服电动机的类型交流伺服电动机的类型永磁式同步型交流伺服电动机的主要优点有：1)可靠性高，易维护保养。2）转子转动惯量小，快速响应性好。3)有宽的调速范围，可高速运转。4)结构紧凑，在相同功率下有较小的重量和体积。5)散热性能好。第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.4交流伺服电动机交流伺服电动机 5.4.2 交流伺服电动机的工作原理交流伺服电动机的工作原理第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.4交流伺服电动机交流伺服电动机 5.4.3 交流伺服系统的控制方法交流伺服系统的控制方法 1、交流伺服电动机的调速方法 同步型与异步型伺服电动机的调速方法不同，异步型伺服电动机的转速，同步型交流伺服电动机不能用调节转差率s的方法来调速，也不能用改变磁极对数来调速，只能用改变电源频率的方法来调速才能满足数控机床的要求，实现无级调速。第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.4交流伺服电动机交流伺服电动机 5.4.3 交流伺服系统的控制方法交流伺服系统的控制方法 2、变频器的类型(1)交一交变频器(2)交一直一交变频器 第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.4交流伺服电动机交流伺服电动机 5.4.4 SPWM变频控制器变频控制器 2、变频器的类型(1)交一交变频器(2)交一直一交变频器 第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.4交流伺服电动机交流伺服电动机 5.4.4 SPWM变频控制器变频控制器 SPWM逆变器的工作原理。(1)SPWM波形与等效正弦波(2)产生SPNW波形的原理(3)SPWM变频器主电路 第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.4交流伺服电动机交流伺服电动机 5.4.4 SPWM变频控制器变频控制器 SPWM调制有单极性和双极性两种形式。第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.5位置控制位置控制 位置控制是伺服系统的重要组成部分，是保证位置控制精度的重要环节。就闭环和半闭环伺服系统而言，位置控制的实质是位置随动控制，第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.5位置控制位置控制5.5.1脉脉 冲冲比比 较较法法 1、组成第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.5位置控制位置控制5.5.1 脉冲比较法脉冲比较法 2、原理 当数控系统要求工作台向一个方向进给时，经插补运算得到一系列进给脉冲作为指令脉冲，其数量代表了工作台的指令进给量，频率代表了工作台的进给速度，方向代表了工作台的进给方向。第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.5位置控制位置控制5.5.2 相位比较法相位比较法原理框图第5章 数控机床的伺服系统数控机床的伺服系统 v5.5位置控制位置控制 5.5.3 幅值比较幅值比较 原理框图