工控商务网：伺服系统技术特性在数控机床中的应用案例

伺服控制示意图分析在数控机床维修中的应用现代数控机床伺服系统常采用全闭环或半闭环控制系统，而且是三环控制。

由里向外分别是电流环、速度环、位置环。

图1为典型的全闭环伺服系统控制方式示意图。

图1典型的全闭环伺服系统控制方式示意图通常，电流反馈由电流互感器或串在电动机电源上的电流检测器构成；速度反馈由测速电机或电机编码器构成；位置反馈由光栅尺、磁栅或旋转编码器构成。

在遇到机床各进给轴或主轴运动故障时，依据图1所示控制流程，并巧用交换法或排除法，可以判断大部分反馈或与反馈有关的前向通道的控制故障以及部分机械传动方面的故障。

以下通过我厂几台设备的故障实例来进行分析。

一、SA6/3000三米数控外圆磨床X轴、TZ2916数控镗铣床B轴产生轨迹误差监控报警SA6/3000三米数控外圆磨床采用FAGOR8055数控系统，其故障现象是：手动移动X轴时，该轴高速移动，然后报警。

但是在利用操作面板上的1μm按键移动时，X轴平稳移动，但不停止，且跟随误差始终为1μm。

由此可推断，驱动装置及伺服电机均正常，由于跟随误差不能随X轴移动而消除，可大概确定无位置反馈信号。

至于故障现象，可以通过图1得到解释，由图1可知Δθ=θr-θf，手动移动X轴时，θf为0，θr不断增大，则Δθ不断增大，Vr=Kθ*Δθ就变得很大，造成电机快速移动，直至Δθ超出允许值，产生轨迹误差监控报警。

若用1μm按键移动时，由于Δθ=θr=1μm，可知跟随误差始终不变，Vr=Kθ*Δθ= Kθ/100，因而X轴能平稳移动，且Δθ也未超出误差允许值，机床不会报警。

将Z轴位置编码器与X轴位置编码器互换后，X 轴恢复正常，Z轴出现相同故障，因而确定X轴位置编码器出故障。

同理，TZ2916数控镗铣床B轴是在厂方数控机床维修员维修B轴工作台齿圈时，出现B轴轨迹误差监控报警，运用上述方法，确定B 轴旋转编码器可能出故障。

经过向其修理人员询问，才知他们为了数控机床维修方便，将编码器拆了下来，但又想让B轴转动，便于数控机床维修，因此发生了此故障。

东菱伺服在数控行业应用Dorna servo application in the NC industry1引言数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。

它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。

随着计算机、自动控制技术的飞速发展，数控技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。

同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。

伺服系统是数控机床的重要组成部分，数控机床的精度和速度指标等往往由伺服系统决定。

随着技术的发展，高精度、高性能的交流伺服已成为伺服系统发展的新趋势。

2 概述数控车床又称为 CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，一般由输入、输出装置、数控装置、伺服系统、检测反馈装置和机床主机等组成。

它是数控机床的主要品种之一，解决了大部分机械零件的自动化加工问题成为最主要的机械加工设备，在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。

数控机床伺服驱动系统的基本组成如下图1所示。

数控机床的伺服驱动系统按有无反馈检测单元分为开环和闭环两种类型，这两种类型的伺服驱动系统的基本组成不完全相同。

但不管是哪种类型，执行元件及其驱动控制单元都必不可少。

驱动控制单元的作用是将进给指令转化为驱动执行元件所需要的信号形式，执行元件则将该信号转化为相应的机械位移。

对于闭环伺服驱动系统来说，它是由执行元件、驱动控制单元、比较控制环节、反馈检测单元、以及机床等组成。

反馈检测单元将工作台的实际位置检测后反馈给比较控制环节，比较控制环节将指令信号和反馈信号进行比较，以两者的差值作为伺服系统的跟随误差经驱动控制单元，驱动和控制执行元件带动工作台运动。

图1 数控系统在CNC系统中，由于计算机的引入，比较控制环节的功能由软件完成，从而导致系统结构的一些改变，但基本上还是由执行元件、反馈检测单元、比较控制环节、驱动控制单元和机床组成。

伺服电机在数控机床上的应用目前，在生产中，我们通常所使用的是交流伺服电机，以交流伺服电机为例，来分析其结构的组成。

交流伺服电机大致上可分为两大部分，即转子和定子部分。

其中，我们一般常用的鼠笼形转子和非磁性杯行转子就是这里所说的转子部分。

那么定子部分呢？常用的定子结构与旋转变压器的定子有异曲同工之处，他们都是在定子铁心中安放着空间互成90度的两相绕组组成，故此，伺服电机也可被称为是两相的交流电动机。

在两种常用的转子结构中，鼠笼形转子交流伺服电机由转子铁心，转轴以及转子绕组组成，而非磁性杯形转子交流伺服电机的外定子与鼠笼形的定子结构完全一样，而内定子确有着差别，它是由环形的钢片叠成，作为电机磁路的一部分，内定子通常不放绕组，只是代替鼠笼转子的铁心而已。

但是依据目前市场的情况来看，一般被广泛应用的是鼠笼形转子伺服电机，因为非磁性杯形转子的惯量小，轴承摩擦阻转矩小。

还因为它的转子之间没有齿槽，导致定、转子之间没有齿槽粘合的现象，在恒速转动时，抖动的现象不会发生，但是在相同的体积和重量下，以一定的功率范围内来看，杯形转子伺服电机比鼠笼形转子伺服电机所产生的启动转矩和输出功率都小，与此同时，杯形转子伺服电机的构造和制造工艺相对来说更复杂。

故此，杯形转子伺服电机只有在要求运转非常平稳的某些场合下才被使用（如：积分电路）。

1、伺服电机在数控系统中的应用特点交流伺服电机是无刷电机的一种，但是它分为同步和异步电机，在运动控制中较常见的是同步电机，就因为它可以做到很大的功率，在最高转动的情形下，速度低，并且随着功率增大而快速降低，因此适合做低速平稳运行的应用。

故此精度高，调速范围宽、能在低速时输出大的转矩，还有快速响应且无超调就是其最大的特点。

2、伺服电机较之其它电动机有那些优势交流伺服电机在很多方面的性能都优于步进电机，虽然在一些特殊的场合或者在一些要求不高的场合经常用步进电机来做执行电动机，但是交流伺服电机依然是呼声最高应用最广的电机，那么比之步进电机有那些方面的不同呢？其一在控制精度上的不同。

伺服电机案例伺服电机是一种能够精确控制位置、速度和加速度的电机，它在工业自动化领域有着广泛的应用。

下面，我们将介绍一个伺服电机在工业生产中的应用案例，以便更好地了解其作用和优势。

在某汽车零部件生产厂家的生产线上，他们采用了伺服电机来驱动自动装配机器人。

这些机器人需要在装配过程中精确地控制位置和速度，以确保零部件的装配质量和生产效率。

传统的交流电机无法满足这些要求，而伺服电机则能够轻松应对。

首先，伺服电机具有高精度的位置控制能力。

在装配过程中，机器人需要将零部件精准地放置到指定位置，伺服电机可以根据预先设定的位置参数，精确地控制机器人的运动轨迹，从而确保零部件的装配位置准确无误。

其次，伺服电机具有快速响应的速度控制能力。

在装配过程中，机器人需要根据不同的工件和装配要求，调整运动速度以适应不同的工艺要求。

伺服电机能够根据实时反馈的速度信息，快速调整转速和加速度，确保机器人能够快速、稳定地完成装配动作。

此外，伺服电机还具有高可靠性和稳定性。

在工业生产中，设备的稳定性和可靠性是至关重要的。

伺服电机采用了先进的闭环控制技术，可以实时监测电机运行状态，并对电流、速度、位置等参数进行精确控制，从而保证了设备的稳定性和可靠性。

通过引入伺服电机驱动的机器人装配系统，该汽车零部件生产厂家实现了生产效率的显著提升。

伺服电机的高精度位置控制和快速响应速度控制，使得机器人能够快速、准确地完成零部件装配，大大缩短了装配周期，提高了生产效率。

综上所述，伺服电机在工业生产中的应用案例充分展示了其在精密控制和高效生产方面的优势。

随着工业自动化技术的不断发展，伺服电机必将在更多领域发挥重要作用，为生产企业带来更大的价值和竞争优势。

直流PWM伺服系统在数控机床中的应用关键词：PWM 脉冲机床数字PWM系统的微处理器操纵，确实是将微处理器引入PWM，使微处理器成为PWM系统的环节，同时选用适合于微处理器操纵的各种现代伺服元件和接口电路，组成一个数字伺服系统；应用软件程序，实现数字比较、数字滤波、数字脉宽调制以及模拟系统中操纵回路所需要的各种附加功能，从而实现设计的各种需求。

在电机微机操纵系统中，电机是被控对象，微机则起操纵器的作用。

运算机对输入信号进行储备和加工，按要求形成操纵指令，输出数字操纵信号。

其中有的通过放大可直截了当操纵步进电动机或逆变器之类用数字脉冲信号驱动的部件，有的则要通过数模（D/A）转换器转换成模拟信号，再经功率放大后，通过调剂器对电机的电压、电流等物理参数进行操纵。

若采纳闭环操纵，反馈给运算机的物理参数，如电机的转速、转角、转矩等，可由传感器进行测量。

若传感器输出的是模拟信号，则先经采样保持器等器件的处理，再经模数（A/D）转换，变成数字信号后输入运算机。

若传感器输出的是数字信号，则经整形、光偶隔离等处理后，可直截了当输入运算机。

电机的给定操纵量，如电动机的转角、转速，或发电机的电压等给定值，可通过键盘或其他设备输入运算机。

显示器则可将操作提示和使用者期望了解的数值及时的显示出来。

随着电力电子技术、单片机和微型运算机的高速进展，外围电路元件专用集成电路的不断显现，使得直流伺服电动机操纵技术有了显著进步。

这些技术领域的高速进展，能够专门容易的构成高精度、快响应的直流伺服系统，因而近年来世界各国在高精度、速度和位置操纵场合（例如：机床进给伺服系统，军用伺服系统），都已由电力半导体驱动安装取代了电液驱动。

专门是被誉为“以后伺服驱动装置”的晶体管脉冲宽度调制（PWM）直流伺服系统。

其中，直流伺服系统可分为永磁直流电动机伺服系统，无槽电枢直流伺服电动机系统及空心电枢直流伺服电动机系统。

而永磁直流电动机具有专门重的机械特性和线性，对操纵信号响应快。

伺服技术在数控加工中的应用随着数控机床的发展，越来越多的加工过程正在向高速化、智能化方向发展。

而伺服系统作为数控机床的核心控制系统，其发展对数控机床的精度、速度和可靠性等方面起着至关重要的作用。

本文将介绍伺服技术在数控加工中的应用，探讨其优势和未来发展方向。

一、伺服技术的概述伺服技术是指利用电机系统的反馈控制技术，通过对电机系统位置、速度和加速度等参数进行反馈控制，实现对机器运动精度、稳定性和速度的控制技术。

伺服技术在工业生产中广泛应用于机床、自动化生产线、机器人等领域，使机器运动更加稳定、精确，提高了工作效率和生产质量。

二、伺服技术作为数控机床的核心控制系统，在数控机床加工过程中，主要应用于以下方面：1、控制轴运动数控机床的加工过程中，需要实时控制工件在X、Y、Z三个方向上的运动，这就需要利用伺服系统进行轴控制，确保机床工作精度和加工质量。

2、控制进给系统伺服系统还可实现对加工进给速度的精确控制，确保加工过程中的进给速度达到要求，同时避免出现过大或过小的进给量，保障工件加工质量。

3、控制加工精度伺服系统具有极高的控制精度和定位精度，可以通过对反馈信号的实时控制，对加工精度实现高精度控制，提高了数控机床加工精度和质量。

4、提高加工效率伺服系统对加工速度和进给速度的实时控制，可以根据不同的加工需要，实现大幅度的加工效率提升。

同时，由于控制精度高，反应迅速，不仅保证了加工效率，而且大大减少了加工过程中的废品率。

三、未来发展方向随着工业技术不断发展和更新，伺服技术也不断更新和完善。

在未来的发展过程中，伺服技术将继续发挥重要的作用，同时也将出现以下发展趋势：1、更加高效随着数控机床的普及和发展，越来越多的制造企业开始注重加工效率和生产效率的提升。

伺服技术的发展趋势将会更加高效，有望实现更高的加工效率和生产效率。

2、更加智能随着人工智能技术的普及和应用，伺服系统有望实现更加智能化的控制，可以自动根据不同的加工需求，自适应调整运动速度和加工精度，提升生产效率和加工质量。

伺服系统在计算机数控机床中的应用计算机数控机床是近年来工业制造领域的重要设备，在提高生产效率和产品质量方面发挥着关键作用。

而伺服系统作为计算机数控机床的核心组成部分之一，更是功不可没。

本文将重点探讨伺服系统在计算机数控机床中的应用，并分析其优势和发展前景。

一、伺服系统基本原理及特点伺服系统是一种控制装置，用于控制伺服电机按照预定的速度和位置运动。

它主要由伺服电机、编码器、控制器和传动装置等组成。

1. 伺服电机：伺服电机是伺服系统的动力源，通过转化电能实现机械运动。

2. 编码器：编码器用于测量伺服电机的实时位置，并将其信号反馈给控制器。

3. 控制器：控制器根据编码器的反馈信号，经过计算控制伺服电机的速度和位置。

4. 传动装置：在计算机数控机床中，传动装置主要包括滚珠丝杠和联轴器等，用于将伺服电机的运动转化为机械工具的运动。

伺服系统具有高精度、高响应速度、高稳定性和高可靠性等特点，能够满足计算机数控机床对于高精度、高速度和高自动化程度的要求。

二、伺服系统在计算机数控机床中的应用伺服系统在计算机数控机床中的应用广泛，主要集中在以下几个方面：1. 位置控制：通过编码器的反馈信号，伺服系统能够实现对机床工具的精确定位控制，确保加工件的精度和一致性。

2. 速度控制：伺服系统可以根据工艺要求，精确地控制机床工具的运动速度，保证加工件的高效率和高质量。

3. 加减速控制：伺服系统具有良好的动态响应性能，可以实现快速的加减速控制，提高机床的生产效率。

4. 转矩控制：伺服系统能够根据负载情况，实时调整伺服电机的转矩输出，保证机床工具在不同负载情况下的稳定性和可靠性。

5. 故障诊断：伺服系统配备了完善的故障检测和诊断功能，能够及时发现和定位故障，提高机床的可维护性和可靠性。

三、伺服系统的优势和发展前景伺服系统在计算机数控机床中的应用具有以下优势：1. 高精度：伺服系统能够实现微小位置调整，提高工件加工的精度和一致性。

2. 高速度：伺服系统具有很高的响应速度，使机床工具能够快速移动和转换加工动作。

伺服电机案例
伺服电机是一种能够精确控制位置、速度和加速度的电机，广泛应用于工业自动化设备、机器人、数控机床等领域。

下面我们通过一个实际案例来了解伺服电机的应用。

某工厂生产线上的自动送料系统中，使用了伺服电机来驱动送料装置。

该系统需要实现对物料的精确定位和快速移动，以满足生产线的高效运行需求。

在这个案例中，伺服电机发挥了重要作用。

首先，伺服电机通过其精准的位置控制能力，确保了物料的准确定位。

在生产过程中，物料需要按照特定的位置要求进行送料，而伺服电机可以根据控制系统发送的指令，精确地将物料定位到指定位置，避免了位置偏差导致的生产质量问题。

其次，伺服电机的高速响应特性，使得送料装置能够快速移动，提高了生产效率。

在生产线运行过程中，需要对物料进行快速、准确的移动，以满足生产节奏和产能要求。

伺服电机可以根据控制系统的指令，快速响应并实现高速移动，从而缩短了送料时间，提高了生产效率。

除此之外，伺服电机还具有较高的稳定性和可靠性。

在生产现场，稳定可靠的设备对于保证生产线的连续运行至关重要。

伺服电机在工作过程中能够稳定输出所需的动力和运动控制，同时具有较高的抗干扰能力，能够有效应对生产现场的各种环境影响，保证了系统的稳定性和可靠性。

通过这个案例，我们可以看到伺服电机在自动化生产中的重要作用。

其精准的位置控制能力、高速响应特性以及稳定可靠的工作表现，使其成为自动化设备中不可或缺的关键部件。

未来，在工业自动化领域，伺服电机将继续发挥重要作用，推动生产线的智能化、高效化发展。

伺服电机在CNC机床中的应用研究随着科学技术的不断发展，计算机数控（Computer Numerical Control，CNC）机床已经成为现代制造业中不可或缺的设备之一。

在CNC机床中，伺服电机作为一种关键的运动控制装置，发挥着至关重要的作用。

本文旨在对伺服电机在CNC 机床中的应用进行深入研究，分析其优势和局限性，并探讨未来的发展趋势。

伺服电机是一种通过反馈信号实现精确控制的电机。

在CNC机床中，伺服电机被广泛应用于主轴驱动、进给轴驱动和辅助轴驱动等方面。

首先，我们来看主轴驱动。

主轴驱动是CNC机床中最重要的动力元件之一，负责旋转刀具，实现加工工件的旋转运动。

伺服电机能够通过闭环控制方式，实现主轴的高精度、高速度和高刚性驱动，从而提高机床的加工效率和加工质量。

其次是进给轴驱动。

进给轴驱动是CNC机床中的关键部件，它控制机床的运动速度和位置，实现工件的直线或曲线运动。

伺服电机的闭环控制特性使其能够实现精确的速度和位置控制，保证机床在各坐标轴上的精准移动。

与传统的步进电机相比，伺服电机具有更好的加速度、更高的准确性和更低的振动，因此能够满足工件加工过程中对精确度和平滑度的要求。

此外，伺服电机还被广泛应用于CNC机床的辅助轴驱动中。

辅助轴通常用于机床的附加动作，例如旋转工作台、进给快速移位等。

伺服电机通过闭环控制，能够实现对辅助轴的高精度控制，提高机床的加工效率和生产灵活性。

虽然伺服电机在CNC机床中具有诸多优势，但也存在一些局限性需要解决。

首先是成本问题。

相对于传统的步进电机而言，伺服电机的价格较高，因此在一些中小型企业中的推广受到一定的限制。

其次是维护和调试的难度。

伺服电机需要进行高精度的调试和维护，对操作人员的技术水平要求较高，同时对设备的可靠性和稳定性也提出了更高的要求。

随着科技的进步和市场的需求，伺服电机在CNC机床中的应用仍将不断发展和完善。

首先，随着材料科学和生产工艺的进步，伺服电机的成本将逐渐下降，提高了其在各个行业中的普及率。