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《进给伺服系统》PPT课件

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《进给伺服系统》课件

《进给伺服系统》课件

简介
了解进给伺服系统的概念、应用领域，以及其在工业领域中的重要性。快速 掌握进给伺服系统的基本定义和特点。
构成
伺服电机
了解伺服电机在进给伺服系统中的作用以及 不同类型的伺服电机。
编码器
介绍编码器的作用和重要性，探讨不同编码 器类型和应用。
电力放大器
深入了解电力放大器的原理和功能，它在进 给伺服系统中扮演的角色。
《进给伺服系统》PPT课件
# 进给伺服系统PPT课件大纲 ## 简介 - 什么是进给伺服系统？ - 进给伺服系统的应用领域 - 进给伺服系统的特点和重要性 ## 进给伺服系统的构成 - 伺服电机 - 电力放大器 - 编码器 - 控制器 ## 进给伺服系统的工作原理 - 指令输入和控制信号生成 - 反馈信号获取与处理 - 控制信号输出和执行 ## 进给伺服系统的性能参数 - 定位精度调Fra bibliotek和优化1
伺服参数设置
详细讨论伺服参数设置的重要性，以
模拟调试和实际调试
2
及如何根据需求进行调整。
介绍模拟调试和实际调试的流程，以
及优化过程中可能遇到的挑战。
3
优化方法和注意事项
提供一些优化方法和注意事项，帮助 读者更好地调试和优化进给伺服系统。
进一步发展
数字化技术
探讨数字化技术对进给伺服系统的发展和应用的影响。
性能参数
定位精度
介绍进给伺服系统 的定位精度参数及 其对系统性能的影 响。
重复定位精度
探讨系统的重复定 位精度参数，以及 如何优化系统以实 现更高的精度。
响应速度
详细说明进给伺服 系统的响应速度参 数，以及如何提高 系统的响应速度。
负载惯性比
介绍负载惯性比在 进给伺服系统中的 重要性，以及如何 平衡负载和惯性。

第六章进给伺服系统

第六章进给伺服系统

二、步进电机的主要性能指标 1. 步距角和步距误差 每输入一个脉冲电信号，步进电机转子转过的角度成为步距 角。 步距角和步进电机的相数、通电方式及电机转子齿数的 360 关系如下： ＝ KmZ (6-1) 式中 —步进电机的步距角； m—电机相数； Z—转子齿数； K—系数，相邻两次通电相数相同，K＝1； 相邻两次通电相数不同，K＝2。 同 一 相 数 的 步 进 电 机 可 有 两 种 步 距 角 ， 通 常 为 1.2/0.6 、 1.5/0.75 、 1.8/0.9 、 3/1.5 度等。步距误差是指步进电机运行 时，转子每一步实际转过的角度与理论步距角之差值。步 距误差直接影响执行部件的定位精度及步进电机的动态特 性。大小由制造精度、齿槽的分布及定子和转子间气隙不 均匀等因素造成。
步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或线位移 的一种机电式数模转换器。在结构上分为定子和 转子两部分，现以图6-5所示的反应式三相步进电 机为例加以说明。定子上有六个磁极，每个磁极 上绕有励磁绕组，每相对的两个磁极组成一相， 分成A、B、C三相。转子无绕组，它是由带齿的铁 心做成的。步进电机是按电磁吸引的原理进行工 作的。当定子绕组按顺序轮流通电时，A、B、C三 对磁极就依次产生磁场，并每次对转子的某一对 齿产生电磁引力，将其吸引过来，而使转子一步 步转动。每当转子某一对齿的中心线与定子磁极 中心线对齐时，磁阻最小，转矩为零。如果控制 线路不停地按一定方向切换定子绕组各相电流， 转子便按一定方向不停地转动。步进电机每次转 过的角度称为步距角。
进给伺服系统的作用：接受数控装置发出 的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动装置 作一定的转换和放大后，经伺服电机（直流、 交流伺服电机、功率步进电机等）和机械传动 机构，驱动机床的工作台等执行部件实现工作 进给或快速运动。 数控机床的进给伺服系统与一般机床的进给系 统有着本质的区别：能根据指令信号精确地控 制执行部件的运动速度与位置，以及几个执行 部件按一定规律运动所合成的运动轨迹。如果 把数控装置比作数控机床的“大脑”，是发布 “命令”的指挥机构，那么伺服系统就是数控 机床的“四肢”，是执行“命令”的机构，它 是一个不折不扣的跟随者。

数控机床的进给伺服系统ppt课件

数控机床的进给伺服系统ppt课件

稳定性：指输出速度的波动要少，尤其是在低
速时的平稳性显得特别重要。
精选编辑ppt
5
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。
精选编辑ppt
精选编辑ppt
9
第二节 进给伺服驱动系统
一、概述
1. 进给伺服驱动系统由进给伺服系统中的 驱动电 机及其控制和驱动装置组成。
2. 驱动电机是进给系统的动力部件，它提供执行 部分运动所需的动力，在数控机床上常用的电 机有：
步进电机
直流伺服电机
交流伺服电机
直线电机
精选编辑ppt
10
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。
Z1
t
34
解： （1）由计算脉冲当量：
L0
360
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。
精选编辑ppt
11
5. 进给驱动系统的特点（与主运动（主 轴）系统比较）：
。
√“三拍”——每一拍转子转过一个步距角，这样“三
拍”是指通电换接三次后完成一个通电周期。 ➢三相六拍通电方式 ——即按A AB B BC C CA
相序通电。（见下图）

《数控技术及应用》数控机床进给伺服系统的控制原理(共25张PPT)

《数控技术及应用》数控机床进给伺服系统的控制原理(共25张PPT)
1. 工作台位移量的控制 2. 工作台进给速度的控制
3. 工作台运动方向的控制
综上所述，在步进式伺服系统中，输入进给脉冲数量、频率、 方向经驱动控制线路和步进电动机，可以转换为工作台的位移 量、进给速度和进给方向，能够满足数控机床伺服系统对位移 控制的要求。
第10页，共25页。
10
7.3.3 提高步进系统精度的措施
是x=kz，其中k是常数，该直线 轨迹方程等价于式(7-1)所示的 参数方程组。
对于两轴zx圆弧vk插zvtz补t (图7.2)，轨
迹如图7.2所示，轨迹方程是 x2+z2＝r2。该圆弧轨迹方程等价
于参数方程式组(7-2)。
第6页，共25页。
6
7.2.2 指令值的修正
现在来分析典型的斜坡位置指令。参见图7.3。图7.3(a)表示的是 斜坡位置指令，图7.3(b)表示的是图7.3(a)中所包含的进给速度 信息，图7.3(c)表示图7.3(a)中所包含的加速度信息。很明显， 这里没有加减速的过程，进给速度是突变的，这样就产生了冲击 加速度，加速度是与驱动力成正比的，因而冲击加速度意味着驱 动力的冲击，这对机械传动部件是不利的。此外，指令进给速度 的突变会造成系统跟踪失步，增大跟随误差。
(3)临界阻尼 很(1)明显，这里没分有别加解减释速开的环过、程闭，环进、给半速闭度环是的突概变念的。，这样就产生了冲击加速度，加速度是与驱动力成正比的，因而冲击加速度意味着驱动力的
冲开击环， 系这统对驱机动械控传制动线部路件接是受不来利自的数。控机床控制系统的进给脉冲信号，并将该信号转换为控制步进电动机各定子绕组依次通电、断电的信号，使步
定。这一误差就称为系统跟随误差。
由图7.15可知，“伺服滞后”与“跟随误差”本质是一样

《进给伺服系统》课件

《进给伺服系统》课件

进给伺服系统的分类
总结词
进给伺服系统可以根据不同的分类标准进行分类，如 按照控制方式、电机类型、反馈方式等。
详细描述
根据不同的分类标准，进给伺服系统可以分为多种类 型。按照控制方式，可以分为开环控制和闭环控制； 按照电机类型，可以分为直流电机伺服系统和交流电 机伺服系统；按照反馈方式，可以分为模拟反馈和数 字反馈。此外，还可以根据应用领域、功率大小等进 行分类。不同类型的进给伺服系统具有不同的特点和 应用范围，选择合适的类型对于实现高精度制造和加 工至关重要。
位置检测器通常由传感器和信号处理电路组成。
传感器将物体的位置转换为电信号，信号处理电路将电信号转换为可处理的数字或模拟信号，以便控制 器进行处理。
控制器的工作原理
控制器是一种用于控制系统的装置， 它根据输入的信号和设定的参数来控 制系统的输出。
在进给伺服系统中，控制器根据输入 的指令和位置检测器的反馈信号来控 制伺服电机的输出，以实现精确的位 置控制。
VS
详细描述
智能伺服系统集成了传感器、控制器、执 行器等多种技术，能够实现自适应控制、 自主学习和自主决策等功能。未来，智能 伺服系统将进一步拓展应用领域，提高系 统的智能化水平和自适应性，满足不断变 化的市场需求。
网络化伺服系统的发展趋势
总结词
网络化伺服系统是实现设备间高效通信和协 同工作的关键技术。
机器人
机器人是进给伺服系统的另一个重要应用领域。
机器人的运动轨迹需要精确控制，进给伺服系统能够实 现高精度的轨迹跟踪和定位。
在机器人中，进给伺服系统主要用于控制机器人的关节 运动和末端执行器的位置。
此外，进给伺服系统还可以提高机器人的稳定性和动态 性能，使其能够更好地适应复杂的工作环境。

伺服系统概述 PPT课件

伺服系统概述 PPT课件

12 伺服系统概述
伺服系统的特点和功用
• 伺服系统与一般机床的进给系统有本质上差别，它能根据 指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置 • 伺服系统是数控装置和机床的联系环节，是数控系统的重 要组成
12 伺服系统概述
二、伺服系统基本类型
按控制原理分 有开环、闭环和半闭环三种形式 按被控制量性质分 有位移、速度、力和力矩等伺 服系统形式 按驱动方式分 有电气、液压和气压等伺服驱动形式 按执行元件分 有步进电机伺服、直流电机伺服和交 流电机伺服形式
12 伺服系统概述
气压系统与液压系统的比较
1.
2.
3. 4.
5.
空气可以从大气中取之不竭且不易堵塞；将用过的气体排入大 气，无需回气管路处理方便；泄漏不会严重的影响工作，不污 染环境。 空气粘性很小，在管路中的沿程压力损失为液压系统的干分之 一，易于远距离控制。 工作压力低．可降低对气动元件的材料和制造精度要求。 对开环控制系统，它相对液压传动具有动作迅速、响应快的优 点。 维护简便，使用安全，没有防火、防爆问题；适用于石油、化 工、农药及矿山机械的特殊要求。对于无油的气动控制系统则 特别适用于无线电元器件生产过程，也适用于食品和医药的生 产过程。
优点
操作简便；编程容易； 能实现定位伺服控制； 响应快、易与计算机 （CPU）连接；体积小、 动力大、无污染。
缺点
瞬时输出功率大；过载 差；一旦卡死，会引起 烧毁事故；受外界噪音 影响大。 功率小、体积大、难于 小型化；动作不平稳、 远距离传输困难；噪音 大；难于伺服。 设备难于小型化；液压 源和液压油要求严格； 易产生泄露而污染环境。
12 伺服系统概述
三、伺服系统基本要求
精度高： 稳定性好：

伺服系统培训课件

常见故障： 伺服电动机不转—数控系统速度信号与否输
出；使能信号与否接通；冷却润滑条件与 否满足；电磁制动与否释放；驱动单元故 障；伺服电动机故障 位置误差—系统设置旳允差过小；伺服增益 设置不妥；位置检测装置有污染；进给传 动链累积误差过大；主轴箱垂直运动时平 衡装置不稳
第二节 进给伺服系统
• 漂移—当指令值为零时，坐标轴仍移动从 而导致位置误差。通过漂移赔偿和驱动单 元上旳零速调整来消除
第二节 进给伺服系统
一、常见进给驱动系统 1.直流进给驱动系统 FANUC企业直流进给驱动系统
小惯量L、中惯量M系列直流伺服电动机 采用PWM速度控制单元 大惯量H系列直流伺服电动机，采用晶闸 管速度控制单元 均有过速、过流、过载等多种保护功能
第二节 进给伺服系统
一、常见进给驱动系统 1.直流进给驱动系统 SIEMENS企业直流进给驱动系统
• 回参照点故障—有找不到和找不准参照点 两种故障，前者重要是回参照点减速开关 产生旳信号或零标志脉冲信号失效所致， 可用示波器检测信号；后者是参照点开关 挡快位置设置不妥引起，只要重新调整即 可
第三节 位置检测装置
• 位置环是外环，其指令脉冲来自NC经插补 运算（包括对伺服系统位置和速度旳规定）
一、位置检测装置旳维护 4.旋转变压器 输出电压与转子旳角位移有固定旳函数关
• 位置环是伺服系统中重要旳一环，检测元 件旳精度直接影响机床旳位置精度（闭环 常用光栅，半闭环常用编码器）
• 故障形式是在CRT上显示报警号和信息 • 轮廓误差、静态误差监视报警和测量装
置监控报警
第三节 位置检测装置
第三节 位置检测装置
一、位置检测装置旳维护 1.光栅 透射光栅与反射光栅 光栅输出信号：二个相位和一种零标志 维护注意点

数控机床进给伺服系统的工作原理(共5张PPT)

度作为控制量的自动控制系统，又称位置随动系统、驱动系统、 伺服机构或伺服单元。
进给伺服系统的工作原理
进给伺进服系给统伺的工服作系原理统是数控装置和机床主机的联系环节，接收CNC装置插补器发出的进给
数控装置插补信号输送到位置控制模块的位置比较电路，与位置检测反馈电路来的反馈信号相比较后，位置比较电路输出位置移动信号
机床完成进给运动。。 带动传动机构，最后转化为机床的直线或转动位移。
它接受来自数控装置的进给指令信号，经变换、调节和放大后驱动执行件，转化为直线或旋转运动。 进给伺服系统的工作原理 伺服系统 是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。 伺服系统 是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。
进 进给伺服系统的工作原理
它接受来自数控装置的进给指令信号，经变换、调节和放大后驱动执行件，转化为直线或旋转运动。 数控装置插补信号输送到位置控制模块的位置比较电路，与位置检测反馈电路来的反馈信号相比较后，位置比较电路输出位置移动信号
给 ，经位置控制和速度控制单元输出到速度环，直到机床完成进给运动。 比较控制环节 驱动控制单元 执行元件 进给伺服系统(Feed Servo System)——以移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，又称位置随动系统、驱动系统、伺服机 指 构或伺服单元。 令 机 进给伺服系统的工作原理 床 数控机床常见故障诊断与排除
，经位脉置控冲制或和速进度给控制位单移元量输出信到息速度，环经，直过到变机换床完和成放进给大运由动伺。 服电机带动传动机构，最后转化为机床的
伺服系统 是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。
进给伺直服系线统或是数转控动装置位和移机。床主机的联系环节，接收CNC装置插补器发出的进给脉冲或进给位移量信息，经过变换和放大由伺服电机

数控机床进给伺服系统的基本结构(共7张PPT)


。
速度控制模块
一进给伺服系统的结构
步进伺服系统原理图
伺服电机、速度检测装置、速度反馈比较环节、速度控制模块 数控机床常见故障诊断与排除 位置指令、位置检测装置、位置反馈比较环节、位置控制模块、速度控制环、机械传动装置 位置指令、位置检测装置、位置反馈比较环节、位置控制模块、速度控制环、机械传动装置 伺服电机、速度检测装置、速度反馈比较环节、速度控制模块 伺服系统的结构通常由位置控制环和速度控制环组成。 伺服电机、速度检测装置、速度反馈比较环节、速度控制模块 数控机床进给伺服系统的基本结构 驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统，机械传动部件和执行部件组成机械传动系统，检测元件和反馈电路组成检测装置（或称作检测系统） 。 驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统，机械传动部件和执行部件组成机械传动系统，检测元件和反馈电路组成检测装置（或称作检测系统） 。 伺服系统的结构通常由位置控制环和速度控制环组成。 位置指令、位置检测装置、位置反馈比较环节、位置控制模块、速度控制环、机械传动装置 驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统，机械传动部件和执行部件组成机械传动系统，检测元件和反馈电路组成检测装置（或称作检测系统） 。
数控机床常见故障诊断与排除 数控机床进给伺服系统的基本结构
一进给伺服系统的结构
数控机床的伺服系统一般由驱动元件、机械传动部件、执行部件和检测反馈环 节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统，机械传动部件和执行部
件组成机械传动系统，检测元件和反馈电路组成检测装置（或称作检测系
统）。）。
一进给伺服系统的结构
制环 数控机床的伺服系统一般由驱动元件、机械传动部件、执行部件和检测反馈环节等组成。
伺服电机、速度检测装置、速度反馈比较环节、速度控制模块
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系
统
11
第一节 概述
2020/11/9
.
2、组成：
进给伺服系统主要由以下几个部分组成：位置
控制单元；速度控制单元；驱动元件(步进电动
第 六 章
机、直流伺服电动机和交流伺服电动机)；检测 与反馈单元（感应同步器、旋转变压器、光栅、
脉冲编码器等）；机械执行部件。
进
给
伺
服
系
统
12
第一节 概述
2020/11/9
服
严。
系
统
20
第一节 概述
2020/11/9
.
三、伺服系统的分类
按控制原理和有无检测反馈装置：开环和 闭环伺服系统；
第 六 章
按其用途和功能：进给驱动系统和主轴驱 动系统；
进 给 伺
按其驱动执行元件的动作原理：电液伺服 驱动系统、电气伺服驱动系统（直流伺服 驱动系统、交流伺服驱动系统及直线电机
服
伺服系统）
.
E/R- Modul NCU
Peripherie SIMATIC S7-300
Umrichter SIMODRIVE 611 digital mit CNC SINUMERIK 840D
Leistungsteil
DrehstromHauptspindelmotor
DrehstromServomotoren
伺 200ms，且不能有超调，否则
服 对机械部件不利，有害于加工
系 统
质量。
2020/11/9
t
19
第一节 概述
2020/11/9
.பைடு நூலகம்
⒌ 能可逆运行和频繁灵活启停。
⒍ 系统的可靠性高，维护使用方便，成本低。
第
六 章
综上所述：
进 对伺服系统的要求包括静态和动态特性两方面；
给 伺
对高精度的数控机床，对其动态性能的要求更
系
统
21
.
第一节 概述
第 六 章 进 给 伺 服 系 统
2020/11/9 22
第一节 概述
2020/11/9
.
闭环进给伺服系统结构
指令
第 六 章
进 给 伺 服 系 统
位置控制 模块
速度控制 单元
位置环
章
动态：跟随精度，这是动态性能指标，用跟随误
进 给
差表示。 (轮廓精度)
伺 服
灵敏度要高，有足够高的分辩率。
系
统
17
第一节 概述
.
⒊ 负载特性要硬
在系统负载范围内，
当负载变化时，输出速
F
第
度应基本不变。即△F尽
六
可能小；
章
当负载突变时，要求速
进 给
度的恢复时间短且无振 荡。即△t尽可能短；
伺
应有足够的过载能力。
服 系 统
这是要求伺服系统有良好的静 态与动态刚度。
2020/11/9
△t △F
t
18
第一节 概述
.
⒋ 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， F
第 执行部件的运动速度的建立时
六 章
间 tp 应尽可能短。
通常要求从 0→Fmax
进 给
（Fmax→0），其时间应小于
tp
.
位置控制单元
速度控制单元
进CNC
第 给插补 指令
六指 章令
进 给 伺 服 系 统
+ 位置控制调节
比较-控制环器节
+ 速度控制
驱动- 控制调单节与元驱动
实际
实际 位置
反馈速反度馈检测单元
反馈
检测与反馈单元
执行元机件械执行部件
机
电机
床
13
第一节 概述
2020/11/9
.
3.作用:
接受CNC装置发出的位移/速度指令信号，
.
2020/11/9 8
2020/11/9
伺服驱动系统（Servo System)
.
控制信号
CNC系统
驱动电路
反馈信号
检测装置
伺服驱动系统
光栅尺
9
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.
第一节
第
六 章
概述
进 给 伺 服 系 统
10
第一节 概述
2020/11/9
.
一. 进给伺服系统的定义及组
成
二. 1进、给定伺义服系：统(Feed Servo System)——以移动
第
六 3．响应速度快（系统跟踪精度）
章
4．电机调速范围宽（最高转速和最低转速比）
进 给
5．低速大转矩
伺 服
6．可靠性高(对环境的适应性)
系
统
15
第一节 概述
2020/11/9
.
二、NC机床对数控进给伺服系统的要求
1. 调速范围要宽且要有良好的稳定性(在调速
第
范围内)
六 章
调速范围： R NF maF xmin
一般要求：
进
给
R N 10 且 0 . 1 m m 0 F m m 0 1 i m in n m m i
伺
服
稳定性：指输出速度的波动要少，尤其是在低
系
速时的平稳性显得特别重要。
统
16
第一节 概述
2020/11/9
.
⒉ 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
第 六
差和重复定位误差要小。(尺寸精度)
第 六
由伺服驱动装置作一定的转换和放大后，经伺
章
服电机（直流、交流伺服电机、步进电机等）
进
和机械传动机构，驱动机床的工作台等执行部
给 件实现工作进给或快速运动。
伺
服
系
统
14
第一节 概述
2020/11/9
.
二、NC机床对数控进给伺服系统的要求
1．高精度（输出量能复现输入量的精确程度）
2．稳定性好（抗干扰能力）
进
给
构”。它忠实地执行由CNC装置发来的运动命
伺
服
令，精确控制执行部件的运动方向，进给速度
系
统
与位移量。
4
.
立式铣床
2020/11/9 5
.
加工中心
刀库刀具定位电机 机械手旋转定位电机
2020/11/9
带制动器伺服电机 主轴电机
伺服电机
6
数控机床的伺服驱动
Bedientafelfront
mit PCU 20/50/70
部件的位置/角度和速度作为控制量的自动控制系统。
第 六 章
它接收数控单元的位移/速度控制指令,驱动工作台/主 轴按照的要求进行运动。 CNC装置是数控机床的“大
脑” ， “指挥机构”，进给伺服系统是数控机床的
进
“四肢” ， “执行机构”。
给 伺
伺服系统直接影响移动速度、跟踪精度、定位精
服
度等一系列重要指标，是数控机床的关键技术。
2020/11/9
.
内容提要
第
六
本章将详细讨论进给伺服系统的软件硬
章
进 件结构；进给伺服系统基本功能的原理及实
给 伺
现方法。
服
系
统
3
第六章 进给伺服系统
2020/11/9
.
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
第
六
布“命令”的“指挥所”，那么进给伺服系统
章
则是数控系统的“四肢”，是一种“执行机
2020/11/9
.
第
进给伺服系统
六
章
进 给 伺 服 系 统
1
第六章 进给伺服系统
2020/11/9
.
第一节 概述
第二节 进给伺服系统的位置检测装置
第
六 第三节 进给伺服驱动系统
章
第四节 典型进给伺服系统(位置控制)
进
给 伺
第五节 伺服系统性能分析
服 系
第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响
统
2
第六章 进给伺服系统