最新进给伺服系统

进给系统主要性能参数进给伺服系统是电气、机械等环节组成的一个整体，其组成环节的特性参数对组成系统的特性有着较大的影响。

从理论上讲，可以根据要求与系统的数学模型确定其参数，但是由于进给伺服系统工作条件复杂多变，尤其是机械系统的阻尼、刚度、惯量等参数，尚无完善的计算方法。

因此在进行设计和调试时，除必要的理论计算外，还必辅之以实验分析和类比法，利用已有的系统的参数和经验数据进行新的设计，这是目前常用的办法。

下面定性分析和介绍几个重要参数对系统性能影响及其确定方法。

1.阻尼数控进给伺服系统的阻尼，主要与伺服驱动装置的电感，电阻，电动机的机械部件以及机械传动机构的摩擦阻尼和粘性阻尼有关。

它在系统中的作用是：阻尼大则系统的伺服刚度高，抗干扰能力强，稳定性高。

但是定位精度低，定位的离散程度大。

由此可知，这两方面是矛盾的，因此要求精度与抗干扰性之间进行折衷考虑。

例如，采用滚动导轨和静压导轨就是减少机械系统的阻尼。

它是提高定位精度的有效措施，但是相对而言系统的稳定性裕度将减小，因此，现在有些进给系统设置了可调阻尼的阻尼器，或者采用软件的方法来改变系统的结构参数如阻尼。

力求在保证系统具有高精度的的同时，保证系统具有较好的稳定性能。

2.惯量执行部件的惯量越小越好，因为惯量越大，时间常数越大，系统的灵敏度变差，且固有频率降低()，易发生共振。

但由于刚度、强度等方面的原因，惯量的降低受到的限制。

一般要求（交流伺服电机）：式中：JL：传动部件折算到伺服电机输出轴上的惯量；Jm：电机的惯量。

要满足上述要求有两个途径：①尽可能使执行部件折算到电机轴上的惯量减小；②选用惯量较大的电机为驱动源。

3.刚度与固有频率刚度是指在没有指令输入时，在外力作用下系统抵抗位移变形的能力。

即：K=F/δ固有频率ωn刚度低则系统的固有频率降低（），这对闭环系统的稳定性是不利的，对开环系统的稳定性虽无影响，但是系统会固刚度不足而引起，失动而造成系统的死区，这是因为扫行部件受到摩擦力的作用和切削力，使系统的一部分位置指令转化为弹性变形，而实际上执行部件无运动。

数控机床对伺服系统的要求(1) 精度高伺服系统的精度：输出量能复现输入量的精确程度。

伺服系统的位移精度:指令脉冲要求机床工作台进给的位移量和该指令脉冲经伺服系统转化为工作台实际位移量之间的符合程度。

两者误差愈小，位移精度愈高。

(2) 快速响应特性好快速响应是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统跟踪精度。

机床进给伺服系统实际上就是一种高精度的位置随动系统，加工时为保证所要求的轮廓外形精度和的表面粗糙度，要求伺服系统跟踪指令信号的响应要快，跟随误差小。

(3) 调速范围要大调速范围：生产机械要求电机能供应的最高转速和最低转速之比。

在数控机床中，由于所用刀具、加工材料及零件加工要求的不同，为保证在各种状况下都能得到最佳切削条件，就要求伺服系统具有足够宽的调速范围。

既能满意高速加工要求，又能满意低速进给要求。

在低速切削时，还要求伺服系统能输出较大的转矩。

(4) 系统牢靠性要好系统的牢靠性常用发生故障时间间隔的长短的平均值作为依据，即平均无故障时间，这个时间越长牢靠性越好。

对主轴伺服系统，除上述要求外，还应满意如下要求：（1）主轴与进给驱动的同步掌握为使数控机床具有螺纹和螺旋槽加工的力量，要求主轴驱动与进给驱动实现同步掌握。

（2）准停掌握在加工中心上，为了实现自动换刀，要求主轴能进行高精确位置的停止。

（3）角度分度掌握角度分度掌握有两种类型：一是固定的等分角度掌握；二是连续的任意角度掌握。

任意角度掌握是带有角位移反馈的位置伺服系统，这种主轴坐标具有进给坐标的功能，称为“C”轴掌握。

“C”轴掌握可以用一般主轴掌握与“C”掌握切换的方法实现，也可以用大功率的进给伺服系统代替主轴系统。

伺服系统包含哪些(基本组成_工作原理_应用)
伺服系统的结构组成机电一体化的伺服控制系统的结构、类型繁多，但从自动控制理论的角度来分析，伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等五部分。

下图给出了伺服系统组成原理框图。

图伺服系统组成原理框图
1.比较环节
比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信
2.控制器
控制器通常是计算机或PID控制电路，其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理，以控制执行元件按要求动作。

3.执行环节
执行环节的作用是按控制信号的要求，将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控对象工作。

机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压、气动伺服机构等。

4.被控对象
5.检测环节
检测环节是指能够对输出进行测量并转换成比较环节所需要的量纲的装置，一般包括传感器和转换电路。

伺服系统工作原理伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标的任意变化而变化的自动控制系统，即伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。

它由计算机数字控制系统、伺服驱动器、伺服电动机、速度和位置传感器等组成。

计算机数字控制系统用来存储零件加工程序，根据编码器反馈回来的信息进行各种插补运算和软件实时控制，向各坐标轴的伺服驱动系统发出各种控制命令。

伺服驱动器和伺服电动机接收到计算机数字控制系统的控制命令后，对功率进行放大、变换与调控等处理，能够快速平滑调。

直线电机进给系统伺服参数与控制参数的设计高峰;斯迎军【摘要】简单介绍了直线电机的分类和优点,设计了一种直线电机伺服系统的结构,说明了驱动器的使用方法及其基本工作原理.研究了直线电机进给系统的控制响应特性,建立了系统的传递函数模型,分析了伺服参数对于响应特性的影响,采用PID控制器对电机位置输出进行控制以减小电机位置输出误差,运用Matlab/Simulink进行系统建模和仿真分析.【期刊名称】《山西电子技术》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】4页(P34-37)【关键词】直线电机;伺服系统;速度环;位置控制;参数整定【作者】高峰;斯迎军【作者单位】中国电子科技集团公司第二研究所,山西太原030024;中国电子科技集团公司第二研究所,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TM359.41 直线电机系统分类及其伺服系统的优点早在1845年，Wheatstone提出了直线电机的概念。

20世纪50年代中期，控制、材料技术的飞速发展为直线电机的应用提供了技术基础。

直至20世纪90年代，随着设备向高速化、精密化方向的发展，直线电机被用于设备伺服系统中，并且发展迅速[1]。

直线电机分为直线直流电动机、直线感应电动机、直线同步电动机、直线步进电动机、直线压电电动机、直线磁阻电动机。

目前使用比较广泛的是直线感应电动机和直线同步电动机。

直线同步电动机虽然比直线感应电动机工艺复杂、成本较高，但是效率较高、次级不用冷却、控制方便，更容易达到要求的性能。

因此随着钕铁硼永磁材料的出现和发展，永磁同步电机已成为主流。

在数控设备等需要高精度定位的场合，基本上采用的都是永磁交流直线同步电动机。

直线电机伺服系统的优点主要是结构简单、定位精度高、反应速度快、灵敏度高、随动性好。

2 直线电机伺服系统模型直线电机进给驱动系统结构如图1所示，主要由导轨、滑块、定子、动子、霍尔元件和光栅组成。

相对于传动的滚珠丝杠进给系统，它取消了中间的传动装置从而大大提高了电机的响应特性。

目录目录 (1)摘要 (2)1 绪论 (3)2 CA6132数控改造总体方案 (5)2.1CA6132概述 (5)2.2拟定总体改造方案 (7)3 进给伺服系统机械改造 (11)3.1进给系统机械结构改造设计 (11)3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (11)3.3步进电机的选择 (15)4 CA6132车床控制系统设计 (18)4.1CA6132控制要求分析 (18)4.2CA6132车床电气控制设计 (18)总结 (22)参考文献 (23)摘要装备制造业和数控技术是现代工业的基础，随着我国国民经济的的快速发展，国民经济的各个部门对所生产的产品的性能要求越来越高，采用数控机床是实现多品种小批量生产的主要途径。

然而，高速、高精度、高自动化的数控机床价格仍然较为昂贵，且订货周期较长，无法满足生产急需。

采用数控改造技术对原有普通机床进行改造是提高机床的加工范围、加工精度，提高自动化生产水平的重要途径。

数控机床伺服系统是影响数控机床系统加工性能的重要指标，围绕伺服系统动态特性与静态特性的提高，近年来发展了多种伺服驱动技术。

针对把CA6132车床改造为经济型数控车床的目标，对车床的进给系统进行设计。

其设计的思路是根据执行件所受到的载荷，选择并校核其相关的零部件，包括滚珠丝杠螺母副、减速齿轮和电机，本文还对机构的重要零件作了比较详细地介绍。

最后，本文针对改造后的CA6132数控车床的电气控制系统提出了设计方案。

关键字：数控改造；装备制造；进给系统；1 绪论机械装备制造业是国民经济的支柱产业之一，直接影响着国民经济各部门的技术进步，同时反映了国家科学技术发展水平和国民经济的实力。

近年来，结合机电技术、液压技术、气动技术为一体的数控机床在机械装备制造业中广泛应用，已成为不可或缺的加工设备。

帮助人们解决了机械加工制造过程中的许多问题，使结构复杂、批量小、精度高、形状多变的零件的加工变得简单，提高了生产效率和机械自动化程度。

伺服进给系统的组成伺服进给系统可是数控机床的重要组成部分呢，就像人的手脚一样，能让机床精准地动起来。

那它到底是由啥组成的呢？（一）驱动装置这可是个很关键的部分哦。

它就像是伺服进给系统的心脏，为整个系统提供动力呢。

这个驱动装置能把电能之类的能量转化成机械能，让后面的部件能活动起来。

比如说在一些高精度的数控机床上，这个驱动装置要是出了点小毛病，那机床加工出来的零件可能就不达标了，就像人要是心脏不太好，身体就会不舒服一样。

（二）执行元件执行元件就像是干活的小能手。

像伺服电机就是很常见的执行元件。

它能按照驱动装置给的信号，快速又准确地转动或者移动。

它的精度可是相当高的呢，就像一个超级听话又特别能干的小助手。

而且不同类型的执行元件在不同的工作场景下都有自己的优势，比如在一些需要大力气的机床工作中，就会有那种扭矩很大的执行元件。

（三）传动装置传动装置就像是连接各个部件的桥梁。

它能把执行元件的运动传递到机床的工作台上。

常见的传动装置有丝杠螺母副之类的。

这个丝杠螺母副就像是两个配合得特别好的小伙伴，丝杠转动的时候，螺母就能按照精确的轨迹移动，从而带动工作台按照我们想要的方向和距离移动。

要是这个传动装置的精度不够，那机床加工的精度就会大打折扣啦。

（四）检测装置检测装置就像是系统的小眼睛。

它能时刻盯着各个部件的运动状态，看看是不是按照我们设定的要求在运动。

比如说检测工作台的位置是不是准确，速度是不是合适。

如果检测到有偏差，就会把这个信息反馈给系统，然后系统就可以调整，让整个伺服进给系统一直保持精准的状态。

就像我们走路的时候，眼睛看到方向偏了就会调整脚步一样。

概括性来讲呢，伺服进给系统的这些组成部分就像一个小团队一样，每个部分都发挥着不可替代的作用，缺了谁都不行，它们共同协作，才能让数控机床完成各种各样复杂又精确的加工任务。

第三节伺服进给系统数控机床的进给系统又称“伺服进给系统”。

所谓“伺服”，即，可以严格按照控制信号完成相应的动作。

在数控机床的结构中，简化最多的就是进给系统。

所有数控机床的（做直线运动的）伺服进给系统，基本形式都是一样的。

一、传统机床进给系统的特点1．进给运动速度低、消耗功率少进给运动的速度一般较低，因而常采用大降速比的传动机构，如丝杠螺母、蜗杆蜗轮等。

这些机构的传动效率虽低，但因进给功率小，相对功率损失很小。

2．进给运动数目多不同的机床对进给运动的种类和数量要求也不同。

例如：立式钻床只要求一个进给运动；卧式车床为两个（纵、横向）；而卧式铣镗床则有五个进给运动。

进给运动越多，相应的各种机构（如变速与换向、运动转换以及操纵等机构）也就越多，结构就更为复杂。

3．恒转矩传动进给运动的载荷特点与主运动不同。

当进给量较大时，常采用较小的背吃刀量；当进给量较小时，则选用较大的背吃刀量。

所以，在采用各种不同进给量的情况下，其切削分力大致相同，即都有可能达到最大进给力。

因此，进给传动系统最后输出轴的最大转矩可近似地认为相等。

这就是进给传动恒转矩工作的特点。

4．进给传动系统的传动精度进给传动链从首端到末端，有很多齿轮等进行传递，每个传动件的误差都将乘以其后的传动比并最终影响末端件输出，输出端的总误差是中间各传动件误差的累积（均方根）。

因为进给传动链总趋势是降速，所以远离末端件的传动件误差影响较小，而越靠近末端件的传动件误差，对总的传动精度的影响越大。

因此把越靠近末端件的传动比取得越小（相当于“前慢后快”原则），对减小其前面各传动件的误差影响越大。

这就是“传动比递降原则”。

应该注意：传统机床仅在“内联系传动链”中需要考虑传动精度。

二、提高传动精度的措施：①缩短传动链减少传动件数目，以减少误差的来源。

（即累积误差减少）②合理分配各传动副的传动比尽可能采用传动比递降原则；尽量采用大降速比的末端传动副，如：输出为回转运动用蜗杆蜗轮副，输出为直线运动用丝杠螺母副。