数控机床原理-第04章课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,点击此处结束放映,第4章 数控机床伺服系统,4.1 数控机床伺服系统概述,4.2 直 流 伺 服 系 统,4.3 交 流 伺 服 系 统,4.4 位 置 检 测 装 置,第4章 数控机床伺服系统4.1 数控机床伺服系统概述,4.1,数控机床伺服系统概述,伺服系统是以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，是一种位置随动系统。数控机床的伺服系统有两种，即进给伺服系统与主轴伺服系统。,4.1 数控机床伺服系统概述 伺服系统是以,4.1.1,伺服系统的组成,双闭环系统，内环是速度环，外环是位置环。,4.1.1 伺服系统的组成,4.1.2,数控机床对伺服系统的要求,1进给调速范围宽,最高转速与最低转速之比。,2位置精度高,保证数控机床的定位精度和进给跟踪精度。闭环伺服系统的分辨率可以达到1,m，数控装置的分辨率可以达0.1,m。,4.1.2 数控机床对伺服系统的要求,3速度响应快,4低速大转矩,伺服驱动系统在低速进给时，要有大的输出转矩。,3速度响应快,4.1.3,伺服系统的分类,1按有无反馈分类,（1）开环伺服系统,开环伺服系统无位置反馈装置，是数控机床中最简单的伺服系统。,4.1.3 伺服系统的分类,图4.2 开环伺服系统,图4.2 开环伺服系统,（2）闭环伺服系统,闭环伺服系统是误差控制随动系统。,图4.3 闭环伺服系统,（2）闭环伺服系统图4.3 闭环伺服系统,（3）半闭环伺服系统,图4.4 半闭环伺服系统,（3）半闭环伺服系统图4.4 半闭环伺服系统,2按驱动装置类型分类,（1）电液伺服系统,（2）电气伺服系统,2按驱动装置类型分类,3按进给驱动和主轴驱动分类,（1）进给伺服系统,（2）主轴伺服系统,3按进给驱动和主轴驱动分类,4按反馈比较控制方式分类,（1）脉冲、数字比较伺服系统,（2）相位比较伺服系统,（3）幅值比较伺服系统,（4）全数字伺服系统,4按反馈比较控制方式分类,4.2 直 流 伺 服 系 统,4.2.1,直流伺服电机分类,1高速直流伺服电动机,2低速大扭矩宽调速电动机,4.2 直 流 伺 服 系 统 4.2.1 直流伺服电机,4.2.2,永磁直流伺服电动机,1永磁直流伺服电机的结构与特点,4.2.2 永磁直流伺服电动机,图4.8 永磁式直流宽调速伺服电动机,图4.8 永磁式直流宽调速伺服电动机,2永磁直流伺服电机的选用,（1）对直流伺服电机的要求,（2）直流伺服电动机的选用,2永磁直流伺服电机的选用,4.2.3,直流伺服系统主电路,4.2.4,晶闸管触发电路,4.2.5,直流电机晶闸管供电的速度控制系统,4.2.6,晶体管直流脉宽（,PWM,）调速系统,4.2.3 直流伺服系统主电路,4.3,交 流 伺 服 系 统,4.3.1,交流伺服电机,固有缺点，如电刷和换向器易于磨损，需经常维护；换向时换向器会产生火花，直流电机结构复杂，制造困难，交流电机的输出功率可比直流电机提高1070。此外，交流电机的容量可比直流电机做得大。,4.3 交 流 伺 服 系 统4.3.1 交流伺服电机,1交流伺服电机的分类和特点,（1）异步交流伺服电机（IM）,（2）同步交流伺服电机（SM）,1交流伺服电机的分类和特点,2永磁式交流伺服电机,（1）结构,永磁式交流伺服电机由定子、转子和检测元件三部分组成。如图4.26、图4.27所示。,2永磁式交流伺服电机,图4.26 永磁交流伺服电机横截面,图4.26 永磁交流伺服电机横截面,图4.27 永磁交流伺服电机纵剖面,图4.27 永磁交流伺服电机纵剖面,（2）工作原理,（3）永磁式伺服电机的性能,永磁式伺服电机的性能可用转矩速度特性曲线描述。,高可靠性。,主要损耗在定子绕组与铁心上，故散热容易，便于安装时采取热保护措施；而直流电机损耗主要在转子上，散热困难。,转子惯量小，其结构允许高速工作。,体积小、质量轻。,（2）工作原理,4.3.2,交流永磁电机调速系统,1交流电机的一般调速方法,2交流变频调速系统,3交流永磁同步电机调速系统,4.3.2 交流永磁电机调速系统,4.3.3,交流主轴驱动系统,1交流主轴电机,2几种新型主轴电机,3交流主轴电机的控制方法,4主轴准停控制,4.3.3 交流主轴驱动系统,4.4,位 置 检 测 装 置,4.4.1,数控机床对检测元件的要求与检测元件的分类,主要要求是：寿命长，可靠性高，抗干扰能力强；满足精度和速度要求；使用维护方便，适合机床运行环境；成本低；便于与计算机联接。,4.4 位 置 检 测 装 置4.4.1 数控机床对检测,数控机床原理-第04章课件,常用位置检测元件主要有,脉冲编码器、,旋转变压器、,感应同步器,和光栅。,常用位置检测元件主要有,4.4.2,旋转变压器,1旋转变压器的工作原理,2旋转变压器的工作方式,4.4.2 旋转变压器,4.4.3,脉冲编码器,脉冲编码器是一种旋转式脉冲发生器。,1脉冲编码器的工作原理,4.4.3 脉冲编码器,图4.45 光电盘工作原理示意图,图4.45 光电盘工作原理示意图,2脉冲编码器结构,3绝对值脉冲编码器,通过读取编码盘上的图案确定轴的位置。,2脉冲编码器结构,图4.48 光电绝对值编码器,图4.48 光电绝对值编码器,4.4.4,光栅,（1）直线光栅（即长光栅）,玻璃透射光栅。,金属反射光栅。,（2）圆光栅,（3）计量光栅的精度,4.4.4 光栅,数控机床原理-第04章课件,2工作原理,（a）结构图 （b）输出波形,图4.51 透射直线式光栅原理图,2工作原理（a）结构图,3光栅检测装置,（1）光栅读数头,（2）辨向方法,3光栅检测装置,4.4.5,感应同步器,是一种电磁式位置检测元件。一般可分为直线式和旋转式两种。,1感应同步器结构,4.4.5 感应同步器,图4.58 直线感应同步器,图4.58 直线感应同步器,