模块一：数控车床1-3教学课件 数控机床及应用 .ppt

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1、数控机床及应用数控机床及应用上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩模块模块一：数控车床一：数控车床项目项目3 数控车床伺服系统数控车床伺服系统上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩1.1 1.1 项目要点项目要点（1）掌握步进电动机及驱动电路工作原理。）掌握步进电动机及驱动电路工作原理。（2）掌握直流电动机工作原理。）掌握直流电动机工作原理。（3）掌握。）掌握。（4）了解位置控制工作原理。）了解位置控制工作原理。上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩 1.1.2 2 学习目标学习目标（1）能够掌握步进电动机组成、工作原理。）能够掌握步进电动机组成、工作原理。（2）能够掌握步进驱动电路工作

2、原理。）能够掌握步进驱动电路工作原理。（3）能够掌握直流电动机工作原理。）能够掌握直流电动机工作原理。（4）能够掌握交流电动机工作原理。）能够掌握交流电动机工作原理。（5）能够了解步进电动机的主要特性。）能够了解步进电动机的主要特性。上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩图图 开环伺服系统开环伺服系统 1.1.伺服系统的组成与伺服系统的组成与分类分类1.1.3 3 数控车床伺服系统数控车床伺服系统上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩图图 半闭环伺服系统半闭环伺服系统1.1.3 3 数控车床伺服系统数控车床伺服系统 1.1.伺服系统的组成与伺服系统的组成与分类分类上海大学硕士学位答辩上海大

3、学硕士学位答辩图图 闭环控制系统闭环控制系统1.1.3 3 数控车床伺服系统数控车床伺服系统 1.1.伺服系统的组成与伺服系统的组成与分类分类上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩 2 2 伺服系统的基本要求伺服系统的基本要求 根据机械切削加工的特点，数控机床对进给驱动有根据机械切削加工的特点，数控机床对进给驱动有如下要求：如下要求：(1)进给调速范围要宽进给调速范围要宽(2)位置精度要高位置精度要高(3)速度响应要快速度响应要快(4)低速大转矩低速大转矩 1.1.3 3 数控车床伺服系统数控车床伺服系统上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩 3 3 步进电动机及驱动电路步进电动机及驱动电

4、路 步进步进电动电动机的机的工作工作原理原理图图 三相反应式步进电动机的结构图三相反应式步进电动机的结构图1.1.3 3 数控车床伺服系统数控车床伺服系统上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩 3 3 步进电动机及驱动电路步进电动机及驱动电路 步进步进电动电动机的机的工作工作原理原理图图 三相反应式步进电动机的结构图三相反应式步进电动机的结构图1.1.3 3 数控车床伺服系统数控车床伺服系统上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩 3 3 步进电动机及驱动电路步进电动机及驱动电路1.1.3 3 数控车床伺服系统数控车床伺服系统 步进电动机的主要特性步进电动机的主要特性（1）步距角和步距误差）

5、步距角和步距误差（2）静态转矩和矩角特性）静态转矩和矩角特性 图图 步进电动机的静态矩角特性步进电动机的静态矩角特性（3）最大起动转矩）最大起动转矩图图 步进电动机的静态矩角特性步进电动机的静态矩角特性上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩 3 3 步进电动机及驱动电路步进电动机及驱动电路1.1.3 3 数控车床伺服系统数控车床伺服系统 步进电动机的主要特性步进电动机的主要特性（4）最高起动频率）最高起动频率（5）连续运行的最高）连续运行的最高工作频率工作频率图图 步进电动机的矩频特性步进电动机的矩频特性上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩 步进电动机的驱动控制步进电动机的驱动控制 1.

6、1.3 3 数控车床伺服系统数控车床伺服系统 步进电动机的运行特性，不仅与步进电动机本身和负载步进电动机的运行特性，不仅与步进电动机本身和负载有关，而且与配套使用的驱动装置有着十分密切的关系。步有关，而且与配套使用的驱动装置有着十分密切的关系。步进电动机驱动要解决环形分配和功率放大两个问题。进电动机驱动要解决环形分配和功率放大两个问题。1.环形分配环形分配作用作用:是将数控装置送是将数控装置送来的一串指令脉冲按来的一串指令脉冲按照一定的顺序和分配照一定的顺序和分配方式，控制各相绕组方式，控制各相绕组的通、断电。的通、断电。2.环形脉冲分配器环形脉冲分配器图图 三相三拍环形分配三相三拍环形分配上

7、海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩 步进电动机驱动电源步进电动机驱动电源 1.1.3 3 数控车床伺服系统数控车床伺服系统1.单电压驱动电路单电压驱动电路 2.高低压驱动电路高低压驱动电路图图 单电压驱动电路原理图单电压驱动电路原理图图图 高低压驱动电路原理图高低压驱动电路原理图上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩 步进电动机驱动电源步进电动机驱动电源 1.1.3 3 数控车床伺服系统数控车床伺服系统3.恒流斩波驱动电路恒流斩波驱动电路 4.细分驱动电路细分驱动电路图图 斩波驱动电路原理图斩波驱动电路原理图图图 恒频脉宽调制细分驱动电源恒频脉宽调制细分驱动电源上海大学硕士学位答辩上海大

8、学硕士学位答辩 直流伺服电动机的结构与工作原理直流伺服电动机的结构与工作原理4 直流直流伺服电伺服电动机动机图图 直流电动机模型直流电动机模型 1.1.3 3 数控车床伺服系统数控车床伺服系统上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩 直流电动机的调速方式有：直流电动机的调速方式有：（1）改变电枢电压；）改变电枢电压；（2）改变励磁电流以改变磁通；）改变励磁电流以改变磁通；（3）改变电枢回路电阻。）改变电枢回路电阻。1.1.3 3 数控车床伺服系统数控车床伺服系统图图 直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性图图 直流电动机的调节特性直流电动机的调节特性上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩5

9、 交交流流伺伺服服电电动动机机 交流伺服电动机的工作原理交流伺服电动机的工作原理图图 永磁式同步电动机的工作原理永磁式同步电动机的工作原理 1.1.3 3 数控车床伺服系统数控车床伺服系统上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩1.1.3 3 数控车床伺服系统数控车床伺服系统 交流伺服系统的控制方法交流伺服系统的控制方法交流伺服电动机的调速方法交流伺服电动机的调速方法 同步型与异步型伺服电动机的调速方法不同，异步型伺同步型与异步型伺服电动机的调速方法不同，异步型伺服电动机的转速，同步型交流伺服电动机不能用调节转差率服电动机的转速，同步型交流伺服电动机不能用调节转差率s的方法来调速，也不能用改变

10、磁极对数来调速，只能用改的方法来调速，也不能用改变磁极对数来调速，只能用改变电源频率的方法来调速才能满足数控机床的要求，实现无变电源频率的方法来调速才能满足数控机床的要求，实现无级调速。级调速。上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩1.1.4 4 项目实施项目实施 1.实施目标实施目标 （1）掌握步进电动机的运行原理及其驱动系）掌握步进电动机的运行原理及其驱动系统的连接。统的连接。（2）掌握步进电动机的性能特性及其与驱动）掌握步进电动机的性能特性及其与驱动器的关系。器的关系。（3）了解步进电动机的驱动系统的加、减速）了解步进电动机的驱动系统的加、减速特性。特性。上海大学硕士学位答辩上海大学硕

11、士学位答辩1.1.4 4 项目实施项目实施 2.仪器与设备：仪器与设备：（1）57HS13型两相混合式步进电动机一台。型两相混合式步进电动机一台。（2）M535型两相双极性细分驱动器一台。型两相双极性细分驱动器一台。（3）CZ-0.5型磁粉制动器（型磁粉制动器（5N.m)一台。一台。（4）光电编码器一只。）光电编码器一只。（5）HED-2lS数控系统一套。数控系统一套。（6）可安装于步进电动机轴上的惯量圆盘。）可安装于步进电动机轴上的惯量圆盘。上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩1.1.4 4 项目实施项目实施 3.实施内容实施内容（1）把步进电动机安装于）把步进电动机安装于负载测试台上，

12、松开与磁负载测试台上，松开与磁粉制动器连接的联轴器，粉制动器连接的联轴器，连接光电编码器与步进电连接光电编码器与步进电动机。最后，按图将动机。最后，按图将57HS13型步进电动机、型步进电动机、M535型步进电动机驱动器型步进电动机驱动器与与HED-2lS数控系统连接起数控系统连接起来。来。上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩1.1.4 4 项目实施项目实施 3.实施内容实施内容（2）HED-2lTF数控数控系统参数设置。按表系统参数设置。按表1对步进电动机有关对步进电动机有关坐标轴参数进行设置。坐标轴参数进行设置。按表按表2设置硬件配置设置硬件配置参数。参数。参数名参数名参数值参数值伺服

13、驱动型号伺服驱动型号4646伺服驱动器部件号伺服驱动器部件号0 0最大跟踪误差最大跟踪误差0 0电动机每转脉冲数电动机每转脉冲数400400伺服内部参数伺服内部参数008 8伺服内部参数伺服内部参数110 0伺服内部参数伺服内部参数220 0伺服内部参数伺服内部参数33、44、550 0快移加、减速时间常数快移加、减速时间常数0 0快移加速度时间常数快移加速度时间常数0 0加工加、减速时间常数加工加、减速时间常数0 0加工加速度时间常数加工加速度时间常数0 0参数名参数名型号型号标识标识地址地址配置配置00配置配置11部件部件0 05301530146460 00 00 0上海大学硕士学位答辩

14、上海大学硕士学位答辩1.1.4 4 项目实施项目实施 3.实施内容实施内容 （3）M535步进电动机驱动器参数设置。步进电动机驱动器参数设置。按驱动器前面板表格，将细分数设置为按驱动器前面板表格，将细分数设置为2，将电动机电，将电动机电流设置为流设置为57HS13步进电动机的额定电流。步进电动机的额定电流。（4）在线路和电源检查无误后，进行通电试运行，以手）在线路和电源检查无误后，进行通电试运行，以手动或手摇脉冲发生器方式发送脉冲，控制电动机慢速转动动或手摇脉冲发生器方式发送脉冲，控制电动机慢速转动和正、反转，在没有堵转等异常情况下，逐渐提高电动机和正、反转，在没有堵转等异常情况下，逐渐提高电动机转速。转速。（5）测定步进电动机的步距角。）测定步进电动机的步距角。上海大学硕士学位答辩上海大学硕士学位答辩业精于勤荒于嬉，行成于思败于随业精于勤荒于嬉，行成于思败于随