数控机床进给驱动系统课件.ppt

数控机床电气控制 武汉软件职业学院机电工程系方占桥 第四章 数控机床进给驱动系统 　本章要点 　　进给系统的简介 　　步进电机及其驱动系统 　　伺服电机及驱动系统 　　进给系统的接口 　　半闭环、闭环进给传动系统 　本章重点 　　　步进、伺服电机的原理；驱动系统的　 　　结构及原；检测元件的作用及原理 　　　　　4.1概述　 　　4.1.1进给驱动系统的概念 　进给系统：是根据数控装置发出控制指令来驱动 　　　　的执行机构实现机床的精确进给运动。 　特点：位置随动、精确定位。 　作用： 　　　1.放大CNC装置发出的控制信号，具有功率输出能力； 　　　2.根据CNC装置发出的控制信号对机床移动部件的位置和速度进行控制。 4.1.2数控.机床对进给系统的要求 1.调整范围要宽； 2.定位精度要高； 4.低速大转矩，过载能力强； 5.可靠性高。 3.快速响应、无超调； 4.1.3进给系统的分类 步进电动机 按执行元件分 直流伺服电动机 交流伺服电动机 开环控制系统 按控制类型分 闭环控制系统 4.1.5进给驱动系统的组成 驱动装置 -------信号转换、传递、放大； 执行元件 ------将电信号转换为机械能，完成 机械动作(位移、速度、运动方向)； 传动机构---------机械部件； 检测元件 ------将位移、速度、运动方向转换 为电信信号，并反馈至CNC。 4.2 步进电动机驱动的进给系统 步进电动机是一种将电脉冲信号转换为机械角 位移的电磁机械装置。 步----一个电脉冲的作用下，步进电动机旋转 一固定的角度。 步距角------一步所对应旋转过的角度。 如0.36/0.72 4.2.1步进电动机的分类 快速步进电动机------连续输出工作频率高，但输出功率小。 按输出功率分 功率步进电动机----- 工作频率不高，但输出功率大。 按工作原理可分为：永磁式（PM） ，反应式（VR）和混合式（HB） 永磁式步进:一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度； 反应式步进:一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪 声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰； 混合式步进:混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相 步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用 最为广泛。 按励磁相数分为：两相、三相、四相、五相、六相、八相。 电流极性分为 ：单极性和双极性步进电动机。 运动形式分为：旋转、直线，平面步进电动机。 4.2.2 步进电动机的特点 1.输出转角与输入的脉冲个数成正比； 2.输出转速励磁电流频率正比； 3.具有较高的定位精度，无需制动力矩，无累积误差； 4.改变转向方便(改变励磁电流的方向)； 5.低频特性欠佳，易产生振荡。 4.2.3 步进电动机的工作原理及特性 一、步进电动机的工作原理 1.结构 定子------定子铁芯和励磁绕组， 转子------铁芯 (铁磁材料或永久磁钢)。 2.工作原理 反应式结构原理图 如图所示 单三拍(又称三相三拍)控制步进电动机工作原理 单三拍控制中的“单”是指每次只有一相控制绕组通电，通电顺序为U→V→W→U或按U→W→V→U顺序。“三拍”是指经过三次切换控制绕组的电脉冲为一个循环。步距角为 θ=30度 三相六拍(双三拍)控制方式步进电动机工作原理 六拍控制方式中三相控制绕组通电顺序按U→UV→V→VW→W→WU→U进行 图示θ=30度 转速 混合式工作原理 定子铁芯上均布8个磁极，每极上分布3个齿，每齿相差120，有A(A1、A2、A3、A4)和B(B1、B2、B3、B4)四相。 转子铁芯均布30个齿，两齿间相差12度。 转子铁芯分为两段，中间有环形永久磁钢，充磁方向为轴向，两段齿相差6度。 A-B相顺序通电，电机正转。交替通电，则反 转。步进角为3度 步进角的细分 A、B 相正采用正(余)弦电源，且每周期采样 40点