第五章数控机床的进给伺服系统.pptx

第五章 数控机床的进给伺服系统; 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。;第一节 概述; 组成： 位置控制单元；速度控制单元；驱动元件(电机)；检测与反馈单元；机械执行部件。 ;二、NC机床对数控进给伺服系统的要求;2. 输出位置精度要高 ? 静态：定位精度和重复定位精度要高，即定位误差和重复定位误差要小。(尺寸精度) ? 动态：跟随精度，这是动态性能指标，用跟随误差表示。 (轮廓精度) ? 灵敏度要高，有足够高的分辩率。; 负载特性要硬 ? 当负载变化时，输出速度应基本不变，即△F尽可能小； ? 当负载突变时，要求速度的恢复时间短且无振荡，即△t尽可能短； ? 应有足够的过载能力。 即，要求伺服系统有良好的静态与动态刚度。 ;响应速度快且无超调 这是对伺服系统动态性能的要求，即在无超调的前提下，执行部件的运动速度的建立时间 t p 应尽可能短。 通常要求从 0→F max（F max→0），其时间应小于200ms，且不能有超调，否则对机械部件不利，有害于加工质量。;综上所述： ? 对伺服系统的要求包括静态和动态特性两方面； ? 对高精度的数控机床，对其动态性能的要求更严。;第二节 进给伺服驱动系统;3. 速度单元是上述驱动电机及其控制和驱动装置，通常驱动电机与速度控制单元是相互配套供应的，其性能参数都是进行了相互匹配，这样才能获得高性能的系统指标。 4. 速度控制单元主要作用：接受来自位置控制单元的速度指令信号，对其进行适当的调节运算(目的是稳速)，将其变换成电机转速的控制量(频率，电压等)，再经功率放大部件将其变换成电机的驱动电量，使驱动电机按要求运行。 即，调节、变换、功放。;进给驱动系统的特点（与主运动（主轴）系统比较）： 功率相对较小； 控制精度要求高； 控制性能要求高，尤其是动态性能。;、步进电机及其驱动???置 ;14;15;步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械角位移的电磁机械装置。由于所用电源是脉冲电源，所以也称为脉冲马达。 步进电机和一般电机不同，一般电机通电后连续转动，而步进电机则随输入的脉冲按节拍一步一步地转动。对步进电机施加一个电脉冲信号时，步进电机就旋转一个固定的角度，称为一步。每一步所转过的角度叫做步距角。 ; 步进电机的角位移量和输入的脉冲数成正比。在时间上与输入的脉冲同步。 因此，只需要控制输入脉冲的数量、频率及电机绕组通电相序，便可以获得所需要的转角、转速及转动方向。 在无脉冲输入时，步进电机在绕组电源激励下，气隙磁场能使转子保持原有的位置而处于定位状态。;;? 步进电机的工作原理;B;;?若按A C B。。。进行，则转子沿顺时针方向旋转。;B相通电;转子又逆时针转150，2、4齿与B相磁极对齐，如果继续按BC C CA A。。。相序通电，步进电机就沿着逆时针方向，以150的步距角一步一步移动。 这种通电方式采用单、双相轮流通电，在通电换接时，总有一相通电，所以工作较平稳。;步进电机转速计算：;步进电机的特点：;第三节 典型进给伺服系统(位置控制);. 步进电机开环系统设计; 传动比选择： 为了凑脉冲当量?mm，也为了增大传递的扭矩，在步进电机与丝杆之间，要增加一对齿轮传动副，那么，传动比 i=Z1/Z2与α、 ? 、t之间有如下关系： α—步距角， ?－－脉冲当量， t－－丝杠导程。;例1： ? = 0.01mm, t = 6 mm, α= 0.75°; 进给速度F： 一般步进电机： 若：δ=0.01 mm 则： 若 δ=0.001mm 则： 因此，当 一定时， 与δ成正比，故我们在谈到步进电机开环系统的最高速度时，都应指明是在多大的脉冲当量δ下的,否则是没有意义的。;. 提高步进电机开环伺服系统传动精度的措施; ? 传动间隙补偿 在整个行程范围内测量传动机构传动间隙，取其平均值存放在数控系统中的间隙补偿单元，当进给系统反向运动时，数控系统自动将补偿值加到进给指令中，从而达到补偿目的。 ? 螺距误差补偿 利用计算机的运算处理能力，可以补偿滚珠丝杠的螺距累积误差，以提高进给位移精度。 方法：