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第 6 章数控伺服系统
7/26/2017
概述
伺服系统是指以机械位置或角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。伺服系统是数控装置(计算机)和机床的联系环节,是数控机床的重要组成部分。
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。
该系统包括了大量的电力电子器件,结构复杂,综合性强。
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概述
进给伺服系统是数控系统主要的子系统。如果说C装置是数控系统的“大脑”,是发布“命令”的“指挥所”,那么进给伺服系统则是数控系统的“四肢”,是一种“执行机构”。C装置发来的运动命令,精确控制执行部件的运动方向,进给速度与位移量。
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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
检测装置
一般闭环系统为三环结构:位置环、速度环、电流环。
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伺服系统的组成
位置调解
速度调解
电流调解
转换驱动
工作台
电流反馈
速度反馈
位置反馈
M
G
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。
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度。包括定位精度和轮廓加工精度。
,能在
短暂的调节过程后,达到新的或者恢复到原来的平衡状态。直接
影响数控加工的精度和表面粗糙度。
,它反映了系统的跟踪精度。

和最低转速之比。0~24m / min。
,在整个速度
范围内都要保持这个转矩;主轴坐标的伺服控制在低速时为恒转
矩控制,能提供较大转矩。在高速时为恒功率控制,具有足够大
的输出功率。
对伺服系统的基本要求
7/26/2017
对伺服电机的要求:
(1)调运范围宽且有良好的稳定性,低速时的速度平稳性
(2)电机应具有大的、较长时间的过载能力,以满足低速
大转矩的要求。
(3)反应速度快,电机必须具有较小的转动惯量、较大的
转矩、尽可能小的机电时间常数和很大的加速度
(400rad / s2以上)。
(4)能承受频繁的起动、制动和正反转。
对伺服系统的基本要求
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(1)开环伺服系统


(2)闭环伺服系统
(3)半闭环伺服系统
伺服系统的分类
指令
驱动电路
步进电机
工作台
脉冲
伺服电机
速度检测
速度控制
位置控制
位置检测
伺服电机
速度控制
位置控制
工作台
脉冲编码器
指令
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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。
电机
机械执行部件
A相、B相
C相、…
f、n
CNC
插补指令
脉冲频率f
脉冲个数n
换算
脉冲环形分配变换
功率放大
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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、维修简单、价格低廉等优点,在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床。
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