數(shù)控伺服系統(tǒng)概述

1、CNC第第3 3章章 數(shù)控伺服系統(tǒng)數(shù)控伺服系統(tǒng) 主要內(nèi)容主要內(nèi)容主要內(nèi)容 概述概述 伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件 步進(jìn)式伺服系統(tǒng)步進(jìn)式伺服系統(tǒng) 鑒相式伺服系統(tǒng)鑒相式伺服系統(tǒng)鑒幅式伺服系統(tǒng)鑒幅式伺服系統(tǒng) 脈沖比較式伺服系統(tǒng)脈沖比較式伺服系統(tǒng)CNC數(shù)字伺服系統(tǒng)數(shù)字伺服系統(tǒng)1CNC數(shù)控伺服系統(tǒng)是指以機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件(如工作臺(tái)、主軸和刀具等)的位置和速度作為控制量的自動(dòng)控制系統(tǒng)。數(shù)控伺服系統(tǒng)的作用在于接受來(lái)自數(shù)控裝置的進(jìn)給脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)一定的信號(hào)變換及電壓、功率放大，驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，并保證動(dòng)作的快速性和準(zhǔn)確性。 數(shù)控伺服系統(tǒng)作為數(shù)控裝置和機(jī)床的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，數(shù)控機(jī)床

2、的精度和速度等技術(shù)指標(biāo)很大程度上取決于伺服系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。3.1 3.1 概述概述2CNC1. 輸出位置精度要高 靜態(tài)：靜態(tài)：定位精度和重復(fù)定位精度要高，即定位誤差和重復(fù)定位誤差要小。(尺寸精度) 動(dòng)態(tài)：動(dòng)態(tài)：跟隨精度，動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，用跟隨誤差表示。 (輪廓精度) 靈敏度要高，有足夠高的分辯率。3.1.1 對(duì)數(shù)控伺服系統(tǒng)的要求對(duì)數(shù)控伺服系統(tǒng)的要求3.1 3.1 概述概述3CNC2. 響應(yīng)速度快且無(wú)超調(diào) 對(duì)伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的要求，即在無(wú)超調(diào)的前提下，執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)速度的建立時(shí)間 tp 應(yīng)盡可能短。 要求從 0Fmax（Fmax0），時(shí)間應(yīng)盡可能小，且不能有超調(diào)，否則對(duì)機(jī)械部件不利，有害于加工質(zhì)量

3、。 t F tp3.1.1 對(duì)數(shù)控伺服系統(tǒng)的要求對(duì)數(shù)控伺服系統(tǒng)的要求3.1 3.1 概述概述4CNC3.1.1 對(duì)數(shù)控伺服系統(tǒng)的要求對(duì)數(shù)控伺服系統(tǒng)的要求3. 調(diào)速范圍要寬且要有良好的穩(wěn)定性(在調(diào)速范圍內(nèi)) 調(diào)速范圍調(diào)速范圍： 一般要求： 穩(wěn)定性穩(wěn)定性：指輸出速度的波動(dòng)要少，尤其是在低速時(shí)的平穩(wěn)性顯得特別重要。minmaxFFRNm in1 0 0 0 00 .1m in1m inNRm mFm m且3.1 3.1 概述概述5CNC4.系統(tǒng)的可靠性高 綜上所述：綜上所述： 對(duì)伺服系統(tǒng)的要求包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性兩方面； 對(duì)高精度的數(shù)控機(jī)床，對(duì)其動(dòng)態(tài)性能的要求更 嚴(yán)。3.1.1 對(duì)數(shù)控伺服系統(tǒng)的要求對(duì)

4、數(shù)控伺服系統(tǒng)的要求3.1 3.1 概述概述6CNC 按有無(wú)反饋檢測(cè)元件分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)(含半閉環(huán))兩種類型 開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)控制單元、執(zhí)行元件和機(jī)床組成。 閉環(huán)(半閉環(huán))伺服系統(tǒng)由執(zhí)行元件、驅(qū)動(dòng)控制單元、機(jī)床以及反饋檢測(cè)元件、比較環(huán)節(jié)組成。 3.1.2 數(shù)控伺服系統(tǒng)的基本組成數(shù)控伺服系統(tǒng)的基本組成3.1 3.1 概述概述7CNC3.1.3 數(shù)控伺服系統(tǒng)的分類數(shù)控伺服系統(tǒng)的分類按反饋比較控制方式分類數(shù)字脈沖比較伺服系統(tǒng)鑒相式伺服系統(tǒng)鑒幅式伺服系統(tǒng)全數(shù)字伺服系統(tǒng)按伺服系統(tǒng)的用途和功能分類進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)按執(zhí)行元件的類別分類直流伺服系統(tǒng)交流伺服系統(tǒng)3.1 3.1 概述概述8CNC 伺服驅(qū)動(dòng)元

5、件又稱為執(zhí)行電動(dòng)機(jī) 數(shù)控伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件，是根據(jù)輸入的控制信號(hào)產(chǎn)生角位移或角速度，帶動(dòng)被控對(duì)象運(yùn)動(dòng)。 數(shù)控伺服系統(tǒng)中常用的驅(qū)動(dòng)元件有：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī) 3.2 3.2 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)元件9CNC3.2.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 步進(jìn)電機(jī)流行于70年代，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制容易、維修方面，且控制為全數(shù)字化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，除功率驅(qū)動(dòng)電路之外，其它部分均可由軟件實(shí)現(xiàn)，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。目前步進(jìn)電機(jī)僅用于小容量、低速、精度要不高的場(chǎng)合，如經(jīng)濟(jì)型數(shù)控；打印機(jī)、繪圖機(jī)等計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，并將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移的機(jī)

6、電元件。每輸入一個(gè)脈沖，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸就轉(zhuǎn)過(guò)一定角度。 3.2 3.2 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)元件10CNC步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類的種類 運(yùn)動(dòng)方式：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的、直線運(yùn)動(dòng)的和平面運(yùn)動(dòng) ； 結(jié)構(gòu)上：反應(yīng)式、勵(lì)磁式 ； 按定子數(shù)目：?jiǎn)味味ㄗ邮?、多段定子式?按相數(shù)：?jiǎn)蜗?、兩相、三相及多相?3.2 3.2 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)元件11CNC三相三拍反應(yīng)式的工作原理三相三拍反應(yīng)式的工作原理 三相是指步進(jìn)電機(jī)有三相定子繞組，三拍是指每三次轉(zhuǎn)換為一個(gè)循環(huán) 三相步進(jìn)電機(jī)，定子有六個(gè)磁極，分為三對(duì)，每個(gè)磁極上裝有控制繞組。一對(duì)磁極通電后，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生N/S極磁場(chǎng)；轉(zhuǎn)子為帶齒的鐵心（反應(yīng)式

7、）或磁鋼（混合式）。 當(dāng)定子三相依次通電時(shí)，三對(duì)磁極依次產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)，吸引轉(zhuǎn)子一步步轉(zhuǎn)動(dòng)。3.2 3.2 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)元件12CNC步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要特性步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要特性 步距角 :步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組的通電狀態(tài)每改變一次，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度 起動(dòng)頻率 :空載時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)突然起動(dòng)，進(jìn)入不丟步的正常運(yùn)行的最高頻率 連續(xù)運(yùn)行頻率 :步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)以后其運(yùn)行速度能跟蹤指令脈沖頻率連續(xù)上升而不丟步的最高工作頻率 加減速特性 :描述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止到工作頻率和由工作頻率到靜止的加減速過(guò)程中，定子繞組通電狀態(tài)的變化頻率與時(shí)間的關(guān)系 3.2 3.2 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)元

8、件13CNC3.2.2 直流伺服電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī) 小慣量直流電動(dòng)機(jī):轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，反應(yīng)靈敏，動(dòng)態(tài)特性好，適用于高速與負(fù)載慣量較小的場(chǎng)合。 大慣量寬調(diào)速直流伺服電動(dòng)機(jī):既具有一般直流電動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，又具有小慣量直流電動(dòng)機(jī)的快速響應(yīng)性能，易與較大的負(fù)載慣量匹配，能較好地滿足伺服驅(qū)動(dòng)的要求。 3.2 3.2 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)元件14CNC直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 按磁極的種類，寬調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)分為電勵(lì)磁和永久磁鐵兩種 3.2 3.2 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)元件15CNC寬調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)性能寬調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)性能 輸出力矩大 過(guò)載能力強(qiáng) 動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能

9、好 低速運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 易于調(diào)試 因此，寬調(diào)速直流伺服電動(dòng)機(jī)是目前機(jī)電一因此，寬調(diào)速直流伺服電動(dòng)機(jī)是目前機(jī)電一體化閉環(huán)伺服系統(tǒng)中應(yīng)用較多的控制電動(dòng)機(jī)。體化閉環(huán)伺服系統(tǒng)中應(yīng)用較多的控制電動(dòng)機(jī)。 3.2 3.2 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)元件16CNC直流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式直流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式 晶閘管直流調(diào)速（SCR ） 脈寬調(diào)制直流調(diào)速(PWM) 頻帶寬 電動(dòng)機(jī)脈動(dòng)小 電源的功率因數(shù)高 動(dòng)態(tài)硬度好，系統(tǒng)具有良好的線性 3.2 3.2 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)元件17CNC3.2.3 交流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī) 由于直流伺服電機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速性能， 80年代初至90年代中，在要求調(diào)速性

10、能較高的場(chǎng)合，直流伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用一直占據(jù)主導(dǎo)地位。但其卻存在一些固有的缺點(diǎn)，即：電刷和換向器易磨損，維護(hù)麻煩結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本高 而交流伺服電機(jī)則沒(méi)有上述缺點(diǎn)。特別是在同樣體積下，交流伺服電機(jī)的輸出功率比直流電機(jī)提高10%70%，且可達(dá)到的轉(zhuǎn)速比直流電機(jī)高。因此，人們一直在尋求交流電機(jī)調(diào)速方案來(lái)取代直流電機(jī)調(diào)速的方案。3.2 3.2 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)元件18CNC交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 交流伺服電動(dòng)機(jī)采用全封閉無(wú)刷構(gòu)造，不需定期檢查和維修。 定子省去了鑄件殼體，結(jié)構(gòu)緊湊，外形小，重量輕 它的轉(zhuǎn)子采用具有精密磁極形狀的永久磁鐵，常做成鼠籠式

11、，為了使伺服電動(dòng)機(jī)反應(yīng)迅速，轉(zhuǎn)子做得較細(xì)長(zhǎng)。 空心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁很薄 3.2 3.2 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)元件19CNC 交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理原理 與單相異步電動(dòng)機(jī)相似 交流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)速交流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)速 交流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)速通常由調(diào)頻調(diào)速的方法實(shí)現(xiàn)。 實(shí)現(xiàn)調(diào)頻調(diào)壓方法： 脈沖幅值調(diào)制脈沖幅值調(diào)制(PAM)(PAM)方法方法 脈寬調(diào)制脈寬調(diào)制(PWM)(PWM)方法方法 3.2 3.2 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)元件20CNC3.2.4 直線電動(dòng)機(jī)直線電動(dòng)機(jī) 直線電動(dòng)機(jī)是一種能將電信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成為直線位移的電動(dòng)機(jī)。直線電動(dòng)機(jī)沒(méi)有傳動(dòng)機(jī)械的磨損，并且噪音

12、低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作維護(hù)方便。 直線電動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用的機(jī)型有直流直線電動(dòng)機(jī)、交流直線電動(dòng)機(jī)以及直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等，在實(shí)際中應(yīng)用較多的是交流直線電動(dòng)機(jī)。 3.2 3.2 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)元件21CNC直線電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)直線電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng) 反應(yīng)速度快，靈敏度高，隨動(dòng)性好 額定值高、冷卻條件好 有精密定位和自鎖能力 工作穩(wěn)定可靠，壽命長(zhǎng) 3.2 3.2 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)元件22CNC 開(kāi)環(huán)開(kāi)環(huán)步進(jìn)步進(jìn)伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)(Open-Loop System)q 不帶位置測(cè)量反饋裝置的系統(tǒng)；不帶位置測(cè)量反饋裝置的系統(tǒng)；q 驅(qū)動(dòng)電機(jī)只能用步進(jìn)電機(jī)；驅(qū)動(dòng)電機(jī)

13、只能用步進(jìn)電機(jī)；q 主要用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控或普通機(jī)床的數(shù)控化改造主要用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控或普通機(jī)床的數(shù)控化改造3.3 3.3 步進(jìn)式伺服系統(tǒng)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)23CNC3.3.1 步進(jìn)式伺服系統(tǒng)的工作原理步進(jìn)式伺服系統(tǒng)的工作原理 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制線路驅(qū)動(dòng)控制線路和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)兩部分組成 步進(jìn)式伺服系統(tǒng)受驅(qū)動(dòng)控制線路的控制，將代表進(jìn)給脈沖的電平信號(hào)通過(guò)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ù笮『头较虻臋C(jī)械角位移，通過(guò)齒輪和絲杠帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。 控制 位移量位移量：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角位移量，由進(jìn) 給脈沖數(shù)決定 方向方向：通電順序不同 進(jìn)給速度進(jìn)給速度：由進(jìn)給脈沖頻率決定3.3 3.3 步進(jìn)式伺服系統(tǒng)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)

14、24CNC3.3.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制線路步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制線路 驅(qū)動(dòng)控制線路的功能：驅(qū)動(dòng)控制線路的功能：將具有一定頻率f、一定數(shù)量和方向的進(jìn)給脈沖進(jìn)給脈沖轉(zhuǎn)換成控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各相定子繞組通斷電的電平信號(hào)電平信號(hào)。 驅(qū)動(dòng)控制線路組成：驅(qū)動(dòng)控制線路組成：脈沖混合電路、加減脈沖分配電路、加減速電路、環(huán)形分配器和功率放大器 3.3 3.3 步進(jìn)式伺服系統(tǒng)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)25CNC3.3 3.3 步進(jìn)式伺服系統(tǒng)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)脈沖混合電路脈沖混合電路 將插補(bǔ)信號(hào)或者手動(dòng)信號(hào)等轉(zhuǎn)換為使工作臺(tái)正向進(jìn)給的“正向進(jìn)給”信號(hào)或使工作臺(tái)反向進(jìn)給的“反向進(jìn)給”信號(hào)。加減脈沖分配電路加減脈沖分配電路 當(dāng)機(jī)床在進(jìn)給脈

15、沖的控制下正在沿著某一方向進(jìn)給時(shí)，由于各種誤差補(bǔ)償脈沖的存在，可能會(huì)有個(gè)別的方向進(jìn)給脈沖，通過(guò)加減脈沖分配電路從正在進(jìn)給方向的進(jìn)給脈沖指令中抵消相同數(shù)量的方向補(bǔ)償脈沖。CNC加減速電路加減速電路 加減脈沖分配電路來(lái)的進(jìn)給脈沖頻率的變化是有躍變的 作用：使之變成符合步進(jìn)電動(dòng)機(jī)加減速特性的脈沖頻率，然后再送入步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定于繞組 3.3 3.3 步進(jìn)式伺服系統(tǒng)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)27CNC環(huán)形分配器環(huán)形分配器 環(huán)形分配器的作用：把來(lái)自于加減速電路的一系列進(jìn)給脈沖指令，轉(zhuǎn)換成控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定于繞組通電、斷電的電平信號(hào)，電平信號(hào)狀態(tài)的改變次數(shù)及順序與進(jìn)給脈沖的數(shù)量及方向?qū)?yīng)。 有硬件環(huán)形分配器和軟件環(huán)形分配

16、器兩種形式 3.3 3.3 步進(jìn)式伺服系統(tǒng)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)28CNC功率放大器功率放大器 從環(huán)形分配器來(lái)的進(jìn)給控制信號(hào)的電流只有幾毫安，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子繞組需要幾安培電流。因此，需要對(duì)從環(huán)形分配器來(lái)的信號(hào)進(jìn)行功率放大，以提供幅值足夠，前后沿較好的勵(lì)磁電流。 常用的功放電路有以下兩種：(1) 單電壓供電功放器(2) 雙電壓供電功放器：雙電壓供電功率放 大器又稱高低電壓供電功放器 3.3 3.3 步進(jìn)式伺服系統(tǒng)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)29CNC3.3.3 提高步進(jìn)式伺服系統(tǒng)精度的措施提高步進(jìn)式伺服系統(tǒng)精度的措施 影響步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)傳動(dòng)精度的因素影響步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)傳動(dòng)精度的因素：步進(jìn)電機(jī)的步距角精度；機(jī)械

17、傳動(dòng)部件的精度；絲桿等機(jī)械傳動(dòng)部件、支承的傳動(dòng)間隙；傳動(dòng)件和支承件的變形。提高步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)傳動(dòng)精度的措施：提高步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)傳動(dòng)精度的措施：適當(dāng)提高系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)的精度；采取各種精度補(bǔ)償措施：3.3 3.3 步進(jìn)式伺服系統(tǒng)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)30CNC 傳動(dòng)間隙補(bǔ)償傳動(dòng)間隙補(bǔ)償 在整個(gè)行程范圍內(nèi)測(cè)量傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)間隙，取其平均值存放在數(shù)控系統(tǒng)中的間隙補(bǔ)償單元，當(dāng)進(jìn)給系統(tǒng)反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)將補(bǔ)償值加到進(jìn)給指令中，從而達(dá)到補(bǔ)償目的。 螺矩誤差補(bǔ)償螺矩誤差補(bǔ)償 滾珠絲桿在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用廣泛，雖然滾珠絲桿精度較高，但是總不可做的絕對(duì)精確，總是將其精度控制在一定的范圍內(nèi)的，也就是它的螺距總是存在著一定的

18、誤差的，利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算處理能力，可以補(bǔ)償滾珠絲杠的螺矩累積誤差，以提高進(jìn)給位移精度。 方法：首先測(cè)量出進(jìn)給絲桿螺距誤差曲線(規(guī)律)，然后可采用下列兩種方法實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償：硬件補(bǔ)償、軟件補(bǔ)償硬件補(bǔ)償、軟件補(bǔ)償。 細(xì)分線路細(xì)分線路 ：是把步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的一步再分得細(xì)一些 。3.3 3.3 步進(jìn)式伺服系統(tǒng)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)31CNC 優(yōu)點(diǎn)：是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單用較多的是以光柵和光電編碼器作為位置檢測(cè)裝置的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 組成3.6 3.6 脈沖脈沖比較式伺服系統(tǒng)比較式伺服系統(tǒng) 32CNC脈沖比較式伺服系統(tǒng)的組成脈沖比較式伺服系統(tǒng)的組成 指令信號(hào) ：由數(shù)控裝置提供，數(shù)字脈沖信號(hào)，也可以是數(shù)碼信號(hào) 反饋測(cè)量信號(hào) ：由

19、測(cè)量裝置提供的機(jī)床速度、位置反饋信號(hào)，可以是脈沖信號(hào)，也可以是數(shù)碼信號(hào) 常用的測(cè)量裝置是光柵和脈沖編碼器 比較器 作用：完成指令信號(hào)與測(cè)量反饋信號(hào)比較的環(huán)節(jié) 有三類：數(shù)碼比較器、數(shù)字脈沖比較器和數(shù)碼與數(shù)字脈沖比較器。 轉(zhuǎn)換器 ：轉(zhuǎn)換器是數(shù)字脈沖信號(hào)與數(shù)碼的相互轉(zhuǎn)換部件 驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件 ：根據(jù)比較器的輸出帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng) 3.6 3.6 脈沖脈沖比較式伺服系統(tǒng)比較式伺服系統(tǒng) 33CNC3.6 3.6 脈沖脈沖比較式伺服系統(tǒng)比較式伺服系統(tǒng) 34脈沖比較式伺服系統(tǒng)工作原理脈沖比較式伺服系統(tǒng)工作原理 以采用光電脈沖編碼器為測(cè)量元件的系統(tǒng)為例說(shuō)明數(shù)字脈沖比較伺服系統(tǒng)的工作原理。 光電編碼器與伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連

20、接，隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生脈沖序列輸出，其脈沖的頻率將隨著轉(zhuǎn)速的快慢而升降。若工作臺(tái)處于靜止?fàn)顟B(tài)，指令脈沖Pc=0，這時(shí)反饋脈沖Pf亦為零，經(jīng)比較器可得偏差e=PcPf=0，則伺服電機(jī)的速度給定為零，工作臺(tái)繼續(xù)保持靜止不動(dòng)。 CNC3.6 3.6 脈沖脈沖比較式伺服系統(tǒng)比較式伺服系統(tǒng) 35脈沖比較式伺服系統(tǒng)工作原理脈沖比較式伺服系統(tǒng)工作原理 隨著指令脈沖的輸入，Pc0，在工作臺(tái)尚未移動(dòng)之前，反饋脈沖Pf仍為零。經(jīng)比較器比較，得偏差e=PcPf0，若指令脈沖為正向進(jìn)給脈沖，則e0，由速度控制單元驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)工作臺(tái)正向進(jìn)給。 隨著電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，光電脈沖編碼器將輸出反饋脈沖Pf送入比較器，與指令脈沖Pc進(jìn)行

21、比較，若e=PcPf0，工作臺(tái)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，不斷反饋，直到e=PcPf=0，即反饋脈沖數(shù)等于指令脈沖數(shù)，工作臺(tái)停在指令規(guī)定的位置上。 當(dāng)指令脈沖為反向運(yùn)動(dòng)脈沖時(shí)，控制過(guò)程與Pc為正時(shí)基本上類似。只是e0，工作臺(tái)作反向進(jìn)給，直至e=0，工作臺(tái)停在指令所規(guī)定的反向某個(gè)位置上。CNC主要工作部件主要工作部件 數(shù)字脈沖數(shù)字脈沖數(shù)碼轉(zhuǎn)換器數(shù)碼轉(zhuǎn)換器 數(shù)字脈沖轉(zhuǎn)換為數(shù)碼數(shù)字脈沖轉(zhuǎn)換為數(shù)碼 對(duì)于數(shù)字脈沖轉(zhuǎn)化為數(shù)碼，其最簡(jiǎn)單的實(shí)對(duì)于數(shù)字脈沖轉(zhuǎn)化為數(shù)碼，其最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方法就是采用一個(gè)可逆計(jì)數(shù)器，它將輸入的現(xiàn)方法就是采用一個(gè)可逆計(jì)數(shù)器，它將輸入的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，以數(shù)碼值輸出。脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，以數(shù)碼值輸出。圖所示是由兩圖所

22、示是由兩個(gè)二個(gè)二十進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成的數(shù)字脈沖十進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成的數(shù)字脈沖數(shù)碼轉(zhuǎn)數(shù)碼轉(zhuǎn)換器。換器。 3.6 3.6 脈沖脈沖比較式伺服系統(tǒng)比較式伺服系統(tǒng) CNC主要工作部件主要工作部件 數(shù)字脈沖數(shù)字脈沖數(shù)碼轉(zhuǎn)換器數(shù)碼轉(zhuǎn)換器 數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖 對(duì)于數(shù)碼轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖，常用的有兩種方對(duì)于數(shù)碼轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖，常用的有兩種方法。第一種方法是采用減法計(jì)數(shù)器組成的線路法。第一種方法是采用減法計(jì)數(shù)器組成的線路，如圖所示，如圖所示， 3.6 3.6 脈沖脈沖比較式伺服系統(tǒng)比較式伺服系統(tǒng) CNC主要工作部件主要工作部件 數(shù)字脈沖數(shù)字脈沖數(shù)碼轉(zhuǎn)換器數(shù)碼轉(zhuǎn)換器 數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖 第二種方法是用一個(gè)脈沖乘法器，數(shù)字脈沖第二種方法是用一個(gè)脈沖乘法器，數(shù)字