机床数控技术3.ppt

第三章数控机床的控制伺服系统 第二节 CNC系统 步进电机的工作原理实际上是电磁铁的作用原理。 五定子轴向分相反应式伺服 步进电机结构原理图 步进电机工作原理图 A→B→C→A…的顺序控制步进电机绕组的通断电 （3）步进电机的主要特性 步进电机步距角与定子绕组的相数ｍ、转子的齿数z、通电方式k有关，可用下式表示： α=360/(mzk) 式中单拍通电，k=1；双拍通电时，k=2 ① 步距角 ② 矩角特性、最大静态转矩 和启动转矩 三相步进电机各相矩角特性 ③ 启动频率 和启动时惯性特性 ④ 运行矩频特性 ⑤ 加减速特性 （4） 步进电机的环形分配器 步进电机的驱动控制由环形分配器和功率放大器组成 主要功能是将数控系统送来的一串指令脉冲，按步进电机所要求的通电顺序分配给步进电机的驱动电源的各相绕组输入端，以控制励磁绕组的通断，实现步进电机的运行及换向。当步进电机在一个方向上连续运行时，其各相通、断的脉冲分配是一个循环，因此称为环形分配器。 ① 硬件环形分配器 步进电机的环形分配器与驱动器 ② 软件环形分配器 软件环形分配指由数控系统中的计算机软件完成环形分配的任务，直接驱动步进电机各绕组的通、断电。用软件环形分配器只需编制不同的环形分配程序，将其存入数控系统的EPPROM中即可。 （5） 功率放大电路 ① 高低压驱动电路 ② 恒流斩波驱动电路 ③ 调频调压驱动电路 ④ 细分驱动电路 （三）直流伺服电机及其调速 （1）直流伺服电机特性与类型 ① 改进型直流伺服电机 ② 小惯量直流伺服电机 ③ 永磁式直流伺服电机 （2）直流伺服电机的调速原理与方法 调速可有三种方法： ① 改变 ② 改变磁通量 改变电枢电路 的电阻 （常用） （3）直流伺服电机的调速 晶闸管（Semiconductor Control Rectifier,简称SCR）调速系统 晶体管脉宽调制（Pulse Width Modulation,简称PWM）系统两类 所谓脉宽调制，就是使功率晶体管工作于开关状态，开关频率保持恒定，用改变开关导通时间的方法来调整晶体管的输出，使电机两端得到宽度随时间变化的电压脉冲。当开关在每一周期内的导通时间随时间发生连续地变化时，电机电枢得到的电压的平均值也随时间连续地发生变化，而由于内部的续流电路和电枢电感的滤波作用，电枢上的电流则连续地改变，从而达到调节电机转速的目的。 PWM调速系统：由速度和电流调节器、三角波发生器、脉宽调制器、基极驱动电路和开关功率放大器等组成 。 PWM调速系统组成框图 （四）交流伺服电机及其调速 （1） 交流伺服电机的类型与特点 交流伺服电机可分为永磁式交流同步伺服电机和感应式交流异步伺服电机 ① 永磁式交流同步伺服电机 ② 异步式交流伺服电机 S—转差率 f1交流供电电源频率 p定子和转子的极对数 四. CNC 系统软件结构模式 所谓结构模式是指系统软件的组织管理方式，即系统任务的划分方式、任务调度机制、任务间的信息交机换制、以及系统集成方法等。结构模式要解决的问题是如何组织和协调各个任务的执行，使之满足一定的时序配合要求和逻辑关系，以满足 CNC 系统的各种控制要求。 1 、前后台型结构模式 2 、中断型结构模式 3 、基于实时操作系统的结构模式 国外主要数控系统产品 （1）日本FANUC公司数控系统 （2）德国SIEMENS公司数控系统 （3）西班牙FAGOR公司数控系统 ① FANUC Series 0i MODEL C，FANUC Series 0i Mate MODEL C ② FANUC Series 16i/18i/21i-MODEL B，FANUC Series 18i-MODEL B5 ③ FANUC Series 160i/180i/210i-MODEL B，FANUC Series 180i-MODEL B5 ① SINUMERIK 802S base line ② SINUMERIK 802C base line ③ SINUMERIK 802D base line ④ SINUMERIK 802D ⑤ SINUMERIK 810D powerline ⑥ SINUMERIK 840Di ⑦ SINUMERIK 840D powerline ① FAGOR 8035 M/8035 T ② FAGOR 8040 MC/8040 TC ③ FAGOR 8055 MC/8055 TC ④ FAGOR 8055-i T/8055-i TC/8055-i TCO 第三节 数控