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数控技术 第五章 伺服驱动系统 立式铣床 数控加工与传统加工的比较 本质区别 由人操作，机床进给系统能保证切削过程继续进行，不能控制执行件的位移和轨迹. 由CNC装置按照零件程序完成零件的加工。能精确地控制执行件的速度、方向、和位置，且可使几个执行件按一定的运动规律合成轨迹。 二、数控机床伺服系统的分类（续） 3、按反馈比较控制方式分 脉冲比较伺服系统 相位比较伺服系统 幅值比较伺服系统 全数字伺服系统。 4、按所用驱动元件的类型分 步进电动机驱动系统 直流伺服驱动系统 交流伺服驱动系统 直线电动机驱动系统 三、数控机床对伺服系统的要求 高精度 要求定位准确（定位误差持别是重复定位误差要小），跟随精度高（跟随误差小）。一般定位精度要求达到mm级，高的达0.01~0.005 mm。 灵敏度高，响应快 提高生产率和保证加工质量，一般电机升降速过渡过程，时间在0.2s以下。另外，当负载突变时，要求速度的恢复时间短，且无振荡，这样才能得到光滑的加工表面。 调速范围宽 保证在任何情况下都能得到最佳切削条件和加工质量，一般要求调速范围 ：最低转速/最高转速=1/1000~1/10000，且通常是无级调速。 低速大转矩 一般是在低速进行重切削，所以在低速时进给驱动要有大的转矩输出。 可靠性高 对环境的适应性强，性能稳定，使用寿命长。 检测装置的分类 一、旋转变压器 旋转变压器的内部结构图 3．旋转变压器的应用 特点 结构简单，动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便．输出信号幅度大，抗干扰能力强，工作可靠，广泛应用于数控机床上。 应用 实际使用中采用的是正余弦旋转变压器，其定子和转子均由两组匝数相等、互相 垂直的绕组构成。 二、感应同步器 感应同步器是旋转变压器演变而来，也是一种电磁感应式的位移检测装置。 感应同步器的结构 圆型感应同步器 由定子和转子组成，用 于测量角位移 直线型感应同步器 由定子和转子组成，用 于测量直线位移 4.感应同步器的特点 精度高 输出的电压是许多对极感应电压的平均值 适用性强 电磁感应，不怕油污和灰尘，不易受干扰 可用于长距离测量 可多根定尺接长 使用寿命长，维护简单 工艺性好，成本低 应用广泛 三、光栅 光栅属于光学元件，是一种高精度的位移传感器。 1. 光栅的种类 （5）特点 优点： 1）精度高 测直线：精度 0.5-3mm，分辨率 0.1mm 2）易实现动态测量和自动化测量 3）较强的抗干扰能力 缺点： 1）对环境要求高，怕振动，怕油污 2）高精度光栅制作成本高 目前多用于精密定位的数控机床，数显机床中也应用较多。 2. 增量式光电脉冲编码器 （1）组成 由光源、聚光镜、光电盘、光栏板、光敏元件(光电管)、整形放大电路和数字显示装置等组成。 码盘的种类 按码制不同分二进制码、格雷码（循环码）、十进制码、六十进制码等，最常用的是二进制循环码盘。 开环伺服系统 闭环伺服系统 半闭环伺服系统 ☆位置检测元件安装在电动机轴上或丝杠上，用以精确控制电机的角度，为间接测量； ☆坐标运动的传动链有一部分在位置闭环以外，其传动误差没有得到系统的补偿； ☆半闭环伺服系统的精度低于闭环系统。 ☆适用于精度要求适中的中小型数控机床。 数控技术 第五章 伺服驱动系统 步进电机工作原理 4. 永磁式步进电动机 工作原理：转子或定子的一方具有永久磁钢，另一方有软磁材料制成，由绕组轮流通电产生的磁场与永久磁钢相互作用，产生转矩是转子转动。 特点：步距角大，内阻较大，效率高 断电后有一定的定位转矩。 5. 混合式步进电动机 （永磁感应子式） 定子结构与反应式基本相同，转子由环形磁钢及两段铁心组成。兼有以上两种的主要优点，是步进电动机的新产品。 最大静转距 Tjmax 的选择 负载转矩 F ——切削力（N） w——工作台及工件重量（kg） m——摩擦系数 h——效率 i ——减速比 TF 应满足 TF =（0.2~0.4） Tjmax 三、步进电动机驱动电源 1. 作用 发出一定功率的电脉冲信号，使定子励 磁绕组顺序通电。 2. 基本要求 （1）电源的基本参数与电动机相适应； （2