進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

1、項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),主編 張愛(ài)紅,（2007版）,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),單元一 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 單元二 交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 單元三 閉環(huán)伺服系統(tǒng)的連接,一、數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),精度高 響應(yīng)快、無(wú)超調(diào) 調(diào)速范圍寬,二、進(jìn)給伺服系統(tǒng)的分類(lèi),步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),單元一 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),一、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),數(shù)控裝置,環(huán)形分配器,指令脈沖,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率放大器,電源,步進(jìn)電動(dòng)機(jī),齒輪箱,工作臺(tái),步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)沒(méi)有位置反饋回路與速度反饋回路，一 般用于對(duì)速度和精度要求不高的中、小型經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床 上。,二、步

2、進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制,工作臺(tái)位移量的控制,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),h,M,進(jìn)給脈沖的數(shù)量 定子繞組通電狀態(tài)變化次數(shù) 步 進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子角位移 機(jī)床工作臺(tái)位移量，由此得出： 脈沖當(dāng)量：=h/(360i) 其中： 為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角；h 為滾珠絲杠螺距； i 為減速齒輪的減速比。,2. 工作臺(tái)進(jìn)給速度控制 進(jìn)給脈沖頻率f 定子繞組通/斷電狀態(tài)的變化頻 率f 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 工作臺(tái)的進(jìn)給速度F。 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)給速度： F=60f (mmmin) 其中：f為輸入到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的脈沖頻率。 3. 工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向控制 輸入脈沖信號(hào)的循環(huán)順序方向 定子繞組中電流 的通斷循環(huán)順序 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向 工作臺(tái)進(jìn)給方

3、 向。,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 1. 結(jié)構(gòu) 步進(jìn)電機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成，下圖中三相 定子A、B、C，三相每相兩極： AA,BB,CC，每極 上五個(gè)齒。,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),定子上線圈的繞法,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),轉(zhuǎn)子 （40齒）,2. 工作原理,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),通斷電方式,A相 B相 C相,3. 主要特性 步距角（）及步距誤差 步距角越小,控制越精確。 步距誤差直接影響執(zhí)行部件的定位精度. 最高啟動(dòng)頻率 最高啟動(dòng)頻率與步進(jìn)電機(jī)的慣性負(fù)載有關(guān).,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),最高工作頻率 與負(fù)載有關(guān)，在同樣負(fù)載下，最高工作頻率遠(yuǎn)大于啟動(dòng)頻率。 矩頻特性,項(xiàng)目

4、二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),Md,f,四、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),微 機(jī),輸出端口,輸出端口,光電隔離電路,光電隔離電路,光電隔離電路,光電隔離電路,光電隔離電路,A相放大電路,B相放大電路,C相放大電路,A相放大電路,B相放大電路,C相放大電路,環(huán)形分配器,步進(jìn)電機(jī),步進(jìn)電機(jī),A,B,C,A,B,C,進(jìn)給方向,進(jìn)給脈沖,五、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),步進(jìn)電機(jī)選擇原則： 步矩角與機(jī)械系統(tǒng)相匹配，以得到系統(tǒng)所需的 保證電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，大于負(fù)載所需轉(zhuǎn)矩 能與機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載慣量相匹配 電機(jī)運(yùn)行速度和最高工作頻率能滿足工作臺(tái)切削加工 和快移要求。,單元二 交流伺服驅(qū)動(dòng)系

5、統(tǒng),一、交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),一般閉環(huán)伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是一個(gè)三環(huán)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，外環(huán) 是位置環(huán)，中環(huán)是速度環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)。,位置調(diào)節(jié),CNC,速度調(diào)節(jié),電流調(diào)節(jié),轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng),電流反饋,速度反饋,位置反饋,工作臺(tái),M,G,二、閉環(huán)位置控制的實(shí)現(xiàn),項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),插補(bǔ)程序輸出X，新的指令位置X+X與計(jì)數(shù)器中的 實(shí)際位置XF進(jìn)行比較，其差值經(jīng)增益放大，并由D/A轉(zhuǎn)換為 模擬電壓，使工作臺(tái)向誤差減小的方向移動(dòng)。,插補(bǔ)結(jié)果,新指令位置,計(jì)數(shù)器,Kc,數(shù)模轉(zhuǎn)換,接受電路,CNC,接口電路,-,+,三、交流伺服電動(dòng)機(jī),項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),1、結(jié)構(gòu)(永磁同步電機(jī)) 主要由：

6、定子1、轉(zhuǎn)子5和檢測(cè)元件8等幾部分組成。,1,2,3,4,1,5,6,7,8,9,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),2、工作原理,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),3、主要特性參數(shù) 額定功率 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)速 瞬時(shí)最大轉(zhuǎn)矩 最高轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣量,四、檢測(cè)元件,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),1、光柵尺 通常由標(biāo)尺光柵1、指示光柵4、光源2、光電二極管3等元件組成。,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),2、光電編碼器 通常由光電碼盤(pán)4、光源5、透鏡6、光柵板7、光敏元件8等元件組成。,信號(hào)處理電路,五、進(jìn)給伺服系統(tǒng)的連接,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),1、模擬式伺服系統(tǒng)連接 SINUMERIC 810數(shù)控系統(tǒng)、SIMODRIVE 611A進(jìn)給驅(qū)動(dòng)模塊、1FT5伺服電機(jī)之間的連接。,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),2、伺服系統(tǒng)的參數(shù) 速度環(huán) 增益 零點(diǎn)漂移 測(cè)速反饋深度 滯后時(shí)間常數(shù) 位置環(huán) 增益 精停和粗停允差 反向間隙補(bǔ)償 絲杠螺距誤差補(bǔ)償,項(xiàng)目二 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),3、全數(shù)字式伺服系統(tǒng) CNC系統(tǒng)與伺服驅(qū)動(dòng)之間傳遞的信息包括：位置、速度、扭矩等，伺服驅(qū)動(dòng)裝置可獨(dú)立完成位置控制。,單元三 閉