数控机床的伺服系统.pptx
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1、 6-1 6-1 概述 一 伺服系统概念 1 1 概念 数控机床的伺服系统是指以机床移动部件位移和速度为控制对象的自动控制系统。数控机床伺服系统包括进给伺服驱动系统;主轴伺服驱动系统。伺服系统的组成 伺服系统由伺服电机、伺服驱动装置、机械传动装置、位置检测装置等组成。第1页/共31页 2 伺服系统的基本要求1)精度高 伺服系统精度取决于机械传动精度和伺服系统最小分辨率精度。2)响应快速 响应速度提高,可以减小跟随误差,一般在200 ms以内。3)稳定性好 稳定性直接影响数控加工精度和表面粗糙度。4)调速范围宽 R=nmax/nmin 进给伺服与主轴范围不一样5)低速大转矩第2页/共31页3 电
2、气控制伺服系统从控制的角度来说,一般电气伺服系统结构为三闭环控制。位置PID速度PID电流PID伺服电机速度反馈位置反馈给定第3页/共31页二 对伺服电机的要求1)在调速范围内,具有平稳的运行速度2)具有较大较长时间的过载能力3)具有较大的启动加速度4)能够承受频繁启动、制动和反转第4页/共31页三 伺服系统的分类1 按控制方式划分:开环控制系统;半闭控制环系统;闭环控制系统。2 按系统中执行元件电动机的类型划分(1)步进驱动系统 执行元件为步进电机(2)直流伺服驱动系统执行元件为直流伺服电机。(3)交流伺服驱动系统执行元件为交流伺服电机。第5页/共31页6-2 步进电机及开环控制系统一一 步
3、进电机结构特点及种类步进电机又称为脉冲电机它的输入既不是交流电,也不是直流电,而是电脉冲。其主要特点:步进电机输出的角位移与输入的脉冲个数成正比,转速与脉冲频率成正比。分类:根据其结构和材料大体分为可变磁阻式(反应式)、永磁式和混合式(永磁感应式)三种基本类型。按输出扭矩分:伺服式(功率较小),功率式(功率较大)。第6页/共31页二 步进电机结构及工作原理1.结构与原理左图为径向分相式三相步进电机。第7页/共31页步进电机定子齿距分布第8页/共31页 步进电机工作原理工作原理:以三相反应式为例第9页/共31页2 运行节拍与通电方式 在一个完整的通断电循环中,绕组通电状态的不同组合数称为运行拍数
4、。每拍转子转过一个步距角。通电方式:ABCA;ABBCCAAB;AABBBCCCAA 3 径向分相式与轴向分相式4 步距角 s=360/mPN P 运行节拍与相数的比例,N转子齿数 m相数。第10页/共31页三 步进电机进给控制1 转向控制 2 速度大小控制 控制步进电机相邻两种励磁状态之间的时间,就可以实现步进电机速度控制。V=60f 式中f 输入到步进电机的脉冲频率Hz,脉冲当量mm/脉冲,V 单位 mm/min3 自动升降速控制第11页/共31页当要求步进电机启动到大于突跳频率的工作频率时,变化速度必须逐渐上升;同样,从最高工作频率或高干突跳频率的工作频率停止时,变化速度必须逐渐下降。第
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