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。
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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
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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
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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、