书法概述及汉字快写法教程-数控技术-长春工业大学.DOC

数控技术 课程教案/讲稿 伺服系统概述 教 师 姓 名： 杨丽梅 学院（部、中心）： 机电工程学院 教研室∕实验室： 机电教研室 联 系 电 话： 2009 年 7 月 长 春 工 业 大 学 课 程 教 案∕讲 稿 用 纸 讲 授 内 容 教学设计∕备注 伺服系统概述 重点内容：伺服系统结构和分类。 难点内容：伺服系统的性能指标。 一、伺服系统的含义 1、伺服系统的含义 伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。它接受来自数控装置的进给指令信号，经变换、调节和放大后驱动执行件，转化为直线或旋转运动。 伺服系统是数控装置(计算机)和机床的联系环节，是数控机床的重要组成部分。 数控机床伺服系统又称为位置随动系统、驱动系统、伺服机构或伺服单元。该系统包括了大量的电力电子器件，结构复杂，综合性强。 进给伺服系统是数控系统主要的子系统。如果说CNC装置是数控系统的“大脑”，是发布“命令”的“指挥所”，那么进给伺服系统则是数控系统的“四肢”，是一种“执行机构”。它忠实地执行由CNC装置发来的运动命令，精确控制执行部件的运动方向，进给速度与位移量。 2、伺服系统的组成 组成：伺服电机 驱动信号控制转换电路、电子电力驱动放大模块、位置调节单元、 速度调节单元、电流调节单元、检测装置。一般闭环系统为三环结构：位置环、速度环、电流环。 上面是三环结构系统， 位置、速度和电流环均由：调节控制模块、检测和反馈部分组成。电力电子驱动装置由驱动信号产生电路和功率放大器组成。 严格来说：位置控制包括位置、速度和电流控制；速度控制包括速度和电流控制。位置控制主要用于进给运动坐标轴，对进给袖的控制是要求最高的位置控制，不仅对单个轴的运动速度和位置精度的控制有严格要求，而且在多轴联动时，还要求各进给运动轴有很好的动态配合，才能保证加工精度和表面质量。位置控制功能包括位置控制、速度控制和电流控制。速度控制功能只包括速度控制和电流 控制，一般用于对主运动坐标轴的控制。 二、对伺服系统的基本要求 1．精度高 伺服系统的精度是指输出量能复现输入量的精确 度。包括定位精度和轮廓加工精度。定位精度一般允许的偏差为0.01—0.001mm，甚至 0.1um。轮廓加工精度与速度控制、联动坐标的协调一致控制有关。 2．稳定性好 稳定是指系统在给定输入或外界干扰作用下，能短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。直接影响数控加工的精度和表面粗糙度。 3．快速响应 快速响应是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。为了保证轮廓切削形状精度和低的加工表面租糙度，要求伺服系统跟踪指令信号的响应要快。一 方面要求过渡过程(电机从静止到额定转速)的时间要短，一般在200ms以内，甚至小于几十毫秒，另一方面要求超调要小。 4．调速范围宽 调速范围是指生产机械要求电机能提供的最高转速 和最低转速之比。0～24m / min。 5．低速大转矩 进给坐标的伺服控制属于恒转矩控制，在整个速度范围内都要保持这个转矩；主轴坐标的伺服控制在低速时为恒转矩控制，能提供较大转矩。在高速时为恒功率控制，具有足够大的输出功率。 三、对伺服电机的要求： 1、调运范围宽且有良好的稳定性，低速时的速度平稳性 2、电机应具有大的、较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。 3、反应速度快，电机必须具有较小的转动惯量、较大的转矩、尽可能小的机电时间常数和很大的加速度(400rad / s2以上)。 4、能承受频繁的起动、制动和正反转。 四、伺服系统的分类 1、按伺服系统的功能分类 （1）开环控制系统 开环控制系统驱动元件是步进电动机，没有检测装置，信息流是单向的，系统稳定性好。 （2）半闭环系统 驱动元件常采用伺服电机，有检测装置，且检测装置是从驱动装置或丝杠引出，采样旋转角度进行检测，不直接检测运动部件的实际位置。 （3）闭环系统 闭环控制系统的控制流是双向的，检测装置可直接对运动部件的实际位置进行检测。 2、按使用的执行元件分类 （1）电液伺服系统 电液脉冲马达和电液伺服马达。 优点：在低速下可以得到很高的输出力矩，刚性好，时间常 数小、反应快和速度平稳。 缺点：液压系统需要供油系统，体积大。噪声、漏油。 （2）电气伺服系统 伺服电机（步进电机、直流电机和交流电机） 优点：操作维护方便，可靠性高。 1）直流伺服系统 进给运动系统采用大惯量宽调速永磁直流伺服电机和中小惯量直流伺服