数控伺服系统ppt
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数控技术第七章数控机床的伺服系统精选文档PPT课件
15.08.2020
18
步进电机及其控制系统
步进电机的分类 步进电机是一种将电脉冲信号转换成机械角位移的一种机
电式数模转换器。其转子的转角与输入的电脉冲数成正比，它 的速度与脉冲频率成正比，而运动方向是由步进电机通电的顺 序所决定的。
15.08.2020
19
7.2.1．步进电动机的结构类型
15.08.2020
20 15.08.2020
21
3．步进电动机的结构
图7－5 三相反应式步进电动机结构原理图
图7－6 步进电动机的齿距
15.08.2020
22
定子
15.08.2020
转子
ML t
M
M
初始ห้องสมุดไป่ตู้
M m ax
平衡点
－ － 0
＋ t
静态稳定区
步进电动机的矩角特性
23
步进电动机的工作原理 步进电机由转子和定子组成。定子上有A、B、C三
15.08.2020
25
A B
A B C
C
U
(a)
A C 1 B
2 4
B 逆时针回转30°
3C
A
逆时针回转30°
B相通电
A C 1 B
A C 2 B
1 3
42 B 3 C
B 4
C
A
A
A相通电 逆时针回转30C °相通电 (b)
反应式步进电动机工作原理
15.08.2020
11
5) 低速大转矩 根据数控机床的加工特点，大都是在低速进行重切削，即 在低速时进给驱动要有大的转矩输出。这要求使动力源尽量靠 近机床的执行机构，使传动装置机械部分的结构简化，系统刚 性增加，传动精度提高。
18
步进电机及其控制系统
步进电机的分类 步进电机是一种将电脉冲信号转换成机械角位移的一种机
电式数模转换器。其转子的转角与输入的电脉冲数成正比，它 的速度与脉冲频率成正比，而运动方向是由步进电机通电的顺 序所决定的。
15.08.2020
19
7.2.1．步进电动机的结构类型
15.08.2020
20 15.08.2020
21
3．步进电动机的结构
图7－5 三相反应式步进电动机结构原理图
图7－6 步进电动机的齿距
15.08.2020
22
定子
15.08.2020
转子
ML t
M
M
初始ห้องสมุดไป่ตู้
M m ax
平衡点
－ － 0
＋ t
静态稳定区
步进电动机的矩角特性
23
步进电动机的工作原理 步进电机由转子和定子组成。定子上有A、B、C三
15.08.2020
25
A B
A B C
C
U
(a)
A C 1 B
2 4
B 逆时针回转30°
3C
A
逆时针回转30°
B相通电
A C 1 B
A C 2 B
1 3
42 B 3 C
B 4
C
A
A
A相通电 逆时针回转30C °相通电 (b)
反应式步进电动机工作原理
15.08.2020
11
5) 低速大转矩 根据数控机床的加工特点，大都是在低速进行重切削，即 在低速时进给驱动要有大的转矩输出。这要求使动力源尽量靠 近机床的执行机构，使传动装置机械部分的结构简化，系统刚 性增加，传动精度提高。
数控机床的伺服驱动系统142页PPT
M
工作台
电流反馈
G
速度反馈
位置反馈
位置、速度和电流环均由：调节控制模块、检测
和反馈部分组成。电力电子驱动装置由驱动信号产
生电路和功率放大器组成。
严格来说：位置控制包括位置、速度和电流控制；
速度控制包括速度和电流控制。
白城师范学院机电系机自教研室
7
❖二、伺服系统应具有的基本性能
❖ ⑴ 精度高 ❖ ⑵ 稳定性好 ❖ ⑶ 快速响应好 ❖ ⑷调速范围宽 ❖ ⑸低速大转矩
白城师范学院机电系机自教研室
5
❖ 伺服系统的组成
❖ 组成：伺服电机
❖
驱动信号控制转换电路
❖
电子电力驱动放大模块
❖
位置调节单元
❖
速度调节单元
❖
电流调节单元
❖
环、速度环、 电流环。
白城师范学院机电系机自教研室
6
❖ 伺服系统的组成
位置调解
速度调解
电流调解
转换驱动
目录
第一节 概 述 第二节 步进电动机伺服系统
第三节 数控机床的位置检测装置 第四节 直流电动机伺服系统
第五节 交流电动机伺服系统
复习题
白城师范学院机电系机自教研室
1
第一节 概 述
❖ 一、数控机床伺服系统的概念及组成
❖ 数控机床伺服系统是指以数控机床移动部件 的位置和速度作为控制对象的自动控制系统。 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。数控机床伺服系统又称为位置 随动系统、驱动系统、伺服机构或伺服单元。
❖ （4）能承受频繁的起动、制动和正反转。
白城师范学院机电系机自教研室
9
数控机床的伺服驱动系统 PPT课件
2. 工作台进给速度的控制
进给脉冲频率f→定子绕阻通断电状态变化频率f→步 进电机转速ω→工作台进给速度v
3. 工作台运动方向的控制
定子绕阻通电顺序改变→工作台运动方向改变
2020/3/31
21
三、步进电机的驱动（控制）线路
功能：将一定频率f、数量N和方向的进给脉冲 转换为控制步进电机定子各相绕阻通断电状态变 化的频率、次数和顺序的功率信号
1. 步进电机的种类
按产生力矩原理分：反应式、激磁式 按输出力矩大小分：伺服式、功率式 按定子数：单定子、双定子、三定子、多定子 按各相绕阻分布：径向分相式、轴向分相式
2020/3/31
14
2. 步进电机的结构
2020/3/31
16
3. 步进电机的工作原理
2020/3/31
17
基本结论
步进电机定子绕阻通电状态每改变一次，它的转子 转过一个固定的角度，即电机的步距角； 改变步进电机定子绕阻的通电顺序，其转子的旋转 方向随之改变; 步进电机定子绕阻通电状态变化的频率越高，转子 的转速越高; 步距角与定子绕阻相数m、转子齿数z、通电方式k 有关。 360 /(mzk )
2020/3/31
2
机床的伺服驱动
2020/3/31
3
Bedientafelfront mit PCU 20/50/70
E/R- Modul NCU
2020/3/31
DrehstromHauptspindelmotor
Peripherie SIMATIC S7-300
Umrichter SIMODRIVE 611 digital mit CNC SINUMERIK 840D
23
3. 加减速电路
进给脉冲频率f→定子绕阻通断电状态变化频率f→步 进电机转速ω→工作台进给速度v
3. 工作台运动方向的控制
定子绕阻通电顺序改变→工作台运动方向改变
2020/3/31
21
三、步进电机的驱动（控制）线路
功能：将一定频率f、数量N和方向的进给脉冲 转换为控制步进电机定子各相绕阻通断电状态变 化的频率、次数和顺序的功率信号
1. 步进电机的种类
按产生力矩原理分：反应式、激磁式 按输出力矩大小分：伺服式、功率式 按定子数：单定子、双定子、三定子、多定子 按各相绕阻分布：径向分相式、轴向分相式
2020/3/31
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2. 步进电机的结构
2020/3/31
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3. 步进电机的工作原理
2020/3/31
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基本结论
步进电机定子绕阻通电状态每改变一次，它的转子 转过一个固定的角度，即电机的步距角； 改变步进电机定子绕阻的通电顺序，其转子的旋转 方向随之改变; 步进电机定子绕阻通电状态变化的频率越高，转子 的转速越高; 步距角与定子绕阻相数m、转子齿数z、通电方式k 有关。 360 /(mzk )
2020/3/31
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机床的伺服驱动
2020/3/31
3
Bedientafelfront mit PCU 20/50/70
E/R- Modul NCU
2020/3/31
DrehstromHauptspindelmotor
Peripherie SIMATIC S7-300
Umrichter SIMODRIVE 611 digital mit CNC SINUMERIK 840D
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3. 加减速电路
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
第6章 数控伺服系统 数控技术课件
2020/6/16
6.1.2 伺服系统的分类
3．按被控对象分类 （1）进给伺服系统 指一般概念的位置伺服系统，包 括速度控制环和位置控制环。 （2）主轴伺服系统 只是一个速度控制系统。 C 轴控制功能。
4．按反馈比较控制方式分类 （1）脉冲、数字比较伺服系统 （2）相位比较伺服系统 （3）幅值比较伺服系统 （4）全数字伺服系统
速度控制 调节与驱动
实际 位置 反馈
实际 速度 反馈
检测与反馈 单元
机械执行部件 电机
2020/6/16
6.1.2 伺服系统的分类
从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间 隙和失动量。具有很高的位置控制精度。
由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和 间隙都是非线性的，故很容易造成系统的不稳定，使闭 环系统的设计、安装和调试都相当困难。
指令 位置控制
速度控制
伺服电机 速度检测
位置检测
（3）半闭环伺服系统 指令 位置控制
速度控制
伺服电机 脉冲编码器
工作台
2020/6/16
6.1.2 伺服系统的分类
开环数控系统 没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置 →进给系统），故系统稳定性好。
CNC 插补指令
A相、B
脉冲频率f 脉冲个数n
换算
f、n
脉冲环 形分配
变换
相
功率
放大
C相、…
机械执行部件
电机
2020/6/16
6.1.2 伺服系统的分类
无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其精 度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性 能和精度。
一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。 这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、
6.1.2 伺服系统的分类
3．按被控对象分类 （1）进给伺服系统 指一般概念的位置伺服系统，包 括速度控制环和位置控制环。 （2）主轴伺服系统 只是一个速度控制系统。 C 轴控制功能。
4．按反馈比较控制方式分类 （1）脉冲、数字比较伺服系统 （2）相位比较伺服系统 （3）幅值比较伺服系统 （4）全数字伺服系统
速度控制 调节与驱动
实际 位置 反馈
实际 速度 反馈
检测与反馈 单元
机械执行部件 电机
2020/6/16
6.1.2 伺服系统的分类
从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间 隙和失动量。具有很高的位置控制精度。
由于位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和 间隙都是非线性的，故很容易造成系统的不稳定，使闭 环系统的设计、安装和调试都相当困难。
指令 位置控制
速度控制
伺服电机 速度检测
位置检测
（3）半闭环伺服系统 指令 位置控制
速度控制
伺服电机 脉冲编码器
工作台
2020/6/16
6.1.2 伺服系统的分类
开环数控系统 没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置 →进给系统），故系统稳定性好。
CNC 插补指令
A相、B
脉冲频率f 脉冲个数n
换算
f、n
脉冲环 形分配
变换
相
功率
放大
C相、…
机械执行部件
电机
2020/6/16
6.1.2 伺服系统的分类
无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，其精 度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性 能和精度。
一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。 这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、