数控机床电气控制课件作者夏燕兰第七章节.ppt

第一节 CNC装置的构成与原理 （课时2）第二节 伺服驱动系统的简介 （课时2） 第三节 进给驱动系统（课时4） 第四节 主轴驱动系统（课时4） 第五节 检测元件（课时4） （1）了解CNC系统硬件结构及基本原理，正确理解CNC系统软件功能以及CNC系统工作过程。（2）了解机床对伺服驱动系统控制要求，熟练掌握步进电机、进给电机、主轴电机的工作原理、特性，正确理解交流变频调速控制的工作原理。（3）熟练掌握光栅、光电编码器和旋转变压器的原理与应用。 通过本章的学习，要求读者具有正确应用数控技术及相关设备的能力。 一、CNC装置的构成  CNC装置由硬件和软件两大部分组成。 1.单微处理器结构 微处理器CPU由运算器及控制器两大部分组成。运算器对数据进行算术运算和逻辑运算，控制器则是将存储器中的程序指令进行译码，并向CNC装置各部分顺序发出执行操作的控制信号，并且接收执行部件的反馈信息，从而决定下一步的命令操作。 总线是CPU与各组成部件、接口等之间的信息公共传输线。总线由地址总线、数据总线和控制总线三总线组成。 CNC装置的存储器包括只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）两类。 CNC装置的系统程序存放在只读存储器EPROM之中。零件加工程序、机床参数、刀具参数等存放在有后备电池的 RAM中，断电后，信息仍被保留。数控中各种运算的中间结果，需显示的信息、数据，运行中的状态，标志信息等均放在随机存储器RAM中，它可以随时读出和写入，断电后，信息就消失。 它主要用来控制数控机床各进给坐标轴的位移量，需要随时把插补运算所得的各坐标位移指令与实际检测的位置反馈信号进行比较，并结合有关补偿参数，适时地向各坐标伺服驱动控制单元发出位置进给指令，使伺服控制单元驱动伺服电动机运转。位置控制是一种同时具有位置控制和速度控制两种功能的反馈控制系统。 （2）实时中断处理 2. CNC系统软件的工作过程 第二节 伺服驱动系统的简介 （1）精度高  进给驱动系统的精度是指输出量能复现输入的精确程度。 （2）稳定性好 稳定是指系统在给定输入或外界干扰作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。 （3）快速响应  它反映了系统的跟踪精度。（4）调速范围宽 （5）低速大转矩 1．按有无检测元件和反馈环节分类 2．按执行元件的类别分类 第三节 进给驱动系统 （1）反应式步进电动机的工作原理 （2）混合式步进电动机的结构和工作原理 按A→B→A（-）→B（-）→A的顺序通电，转子将沿逆时针方向一步步地转动。如果按A→B（-）→A（-）→B→A的顺序通电，转子将沿顺时针方向一步步地转动。 脉冲信号源是一个脉冲发生器，脉冲的频率可以连续调整，送出的脉冲个数和脉冲频率由数控装置根据程序进行控制。脉冲分配器是将脉冲信号按一定顺序分配，然后送到驱动电路中并进行功率放大，驱动步进电机工作。 3．步进电动机的特点 1）步进电动机的驱动装置接受指令脉冲信号，控制步进电动机的通电顺序，无累积误差。 2）步进电动机的转速与控制脉冲频率成正比，改变控制脉冲的频率即可在很宽的范围内调节电动机的转速。 3）改变绕组的通电顺序，控制电动机的正反转。 4）在没有控制脉冲输入时，只要维持绕组电流不变，电动机即可有电磁力矩维持其定位位置。 5）上述性能不随外界电源及温度的变化而改变。 4．步进电动机的主要特性 二、交流伺服电动机驱动的进给系统 交流伺服电机的转矩-速度特性曲线如图所示 。 （3）进给系统调速方法简介 2. 位置控制 第四节 主轴驱动系统 二、异步电动机调频调速 矢量变换控制的基本想法来自等效的概念，按照不同情况下的绕组产生同样的旋转磁场这一等效原则出发，通过坐标变换，将三相交流输出电流变为等效的、彼此独立的励磁电流和电枢电流，通过对等效电枢绕组电流和励磁绕组电流的反馈控制，达到控制转矩和励磁磁通的目的，最后，通过相反的变换，将等效的直流量再还原为三相交流量，控制实际的三相感应电动机。 数控装置可通过三种方式控制主轴驱动。一种是通过主轴模拟电压输出接口，输出0～±10V模拟电压至主轴驱动装置，电压的正负控制电动机转向，电压的大小控制电动机的转速。另一种是输出单极性0～10 V模拟电压至主轴驱动装置，通过正转与反转开关量信号指定正反转。第三种是选择数控装置输出12位二进制代码或2位BCD码（4位BCD码）开关量信号至主轴驱动，控制主轴的转速。 数控机床常采用1～4档齿轮变速与无级调速相结合的方式，