-数控机床的驱动与控制系统.pptx
《-数控机床的驱动与控制系统.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《-数控机床的驱动与控制系统.pptx(71页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第七章第七章第七章第七章 数控机床的驱动与控制系统数控机床的驱动与控制系统数控机床的驱动与控制系统数控机床的驱动与控制系统数控机床伺服驱动系统概述数控机床伺服驱动系统概述伺伺伺伺服服服服驱驱驱驱动动动动系系系系统统统统接接接接收收收收数数数数控控控控单单单单元元元元的的的的位位位位移移移移/速速速速度度度度控控控控制制制制指指指指令令令令,驱驱驱驱动动动动工工工工作作作作台台台台/主主主主轴轴轴轴按按按按照照照照控控控控制制制制指指指指令令令令的要求进行运动。的要求进行运动。的要求进行运动。的要求进行运动。伺伺伺伺服服服服驱驱驱驱动动动动系系系系统统统统直直直直接接接接影影影影响响响响移移移移
2、动动动动速速速速度度度度、跟跟跟跟踪踪踪踪精精精精度度度度、定定定定位位位位精精精精度度度度等等等等一一一一系系系系列列列列重重重重要要要要指指指指标标标标,是是是是数数数数控控控控机床的关键技术。机床的关键技术。机床的关键技术。机床的关键技术。数控机床的伺服驱动数控机床的伺服驱动 驱动电路驱动电路驱动电路驱动电路-信号的转换(信号的转换(D/AD/A)和放大;)和放大;伺服电机伺服电机伺服电机伺服电机-信号和能量的转化输出(电信号和能量的转化输出(电机);机);传动及执行机构传动及执行机构传动及执行机构传动及执行机构-信号和能量的传递;信号和能量的传递;特点:特点:特点:特点:能够实现位置和
3、运动能够实现位置和运动的准确控制。的准确控制。组成:组成:组成:组成:1.1.1.1.按其控制对象和使用目的分类按其控制对象和使用目的分类按其控制对象和使用目的分类按其控制对象和使用目的分类进给驱动:进给驱动:进给驱动:进给驱动:控制机床各轴的切削进给运动控制机床各轴的切削进给运动控制机床各轴的切削进给运动控制机床各轴的切削进给运动,含速度含速度含速度含速度控制和位置控制,也是一般概念的伺服驱动系统;控制和位置控制,也是一般概念的伺服驱动系统;控制和位置控制,也是一般概念的伺服驱动系统;控制和位置控制,也是一般概念的伺服驱动系统;主轴驱动:主轴驱动:主轴驱动:主轴驱动:控制主轴的旋转和切削过程
4、的转矩和功控制主轴的旋转和切削过程的转矩和功控制主轴的旋转和切削过程的转矩和功控制主轴的旋转和切削过程的转矩和功率,要求有足够的功率、宽的恒功率调节范围及速率,要求有足够的功率、宽的恒功率调节范围及速率,要求有足够的功率、宽的恒功率调节范围及速率,要求有足够的功率、宽的恒功率调节范围及速度调节范围;度调节范围;度调节范围;度调节范围;辅助驱动:辅助驱动:辅助驱动:辅助驱动:采用简易的位置控制,如控制刀库的辅采用简易的位置控制,如控制刀库的辅采用简易的位置控制,如控制刀库的辅采用简易的位置控制,如控制刀库的辅助系统。助系统。助系统。助系统。7.17.1 数控机床的驱动系统分类数控机床的驱动系统分
5、类7.1.2 7.1.2 7.1.2 7.1.2 按调节理论分类按调节理论分类按调节理论分类按调节理论分类(1 1 1 1)开环伺服系统:)开环伺服系统:)开环伺服系统:)开环伺服系统:无检测反馈控制通道,无检测反馈控制通道,无检测反馈控制通道,无检测反馈控制通道,由步进电机、驱动电由步进电机、驱动电由步进电机、驱动电由步进电机、驱动电路、传动机构组成。路、传动机构组成。路、传动机构组成。路、传动机构组成。用于经济型数控和老设备改造。用于经济型数控和老设备改造。用于经济型数控和老设备改造。用于经济型数控和老设备改造。7.17.1 数控机床的驱动系统分类数控机床的驱动系统分类工作原理:将指令数字
6、脉冲信号转换为电机的角位移。工作原理:将指令数字脉冲信号转换为电机的角位移。7.1.2 7.1.2 7.1.2 7.1.2 按调节理论分类按调节理论分类按调节理论分类按调节理论分类(1 1 1 1)开环伺服系统)开环伺服系统)开环伺服系统)开环伺服系统7.17.1 数控机床的驱动系统分类数控机床的驱动系统分类 特点特点特点特点 1 1 1 1)无位移检测装置,控制精度低;)无位移检测装置,控制精度低;)无位移检测装置,控制精度低;)无位移检测装置,控制精度低;2 2 2 2)结构简单、易于调整、成本低。)结构简单、易于调整、成本低。)结构简单、易于调整、成本低。)结构简单、易于调整、成本低。主
7、要技术指标主要技术指标主要技术指标主要技术指标 1 1 1 1)定位精度可达)定位精度可达)定位精度可达)定位精度可达0.02mm0.02mm0.02mm0.02mm;2 2 2 2)脉冲当量可达)脉冲当量可达)脉冲当量可达)脉冲当量可达0.01mm0.01mm0.01mm0.01mm;3 3 3 3)快速进给速度)快速进给速度)快速进给速度)快速进给速度4-15m/min4-15m/min4-15m/min4-15m/min;应用应用应用应用:经济型数控机床及机床数控化改造经济型数控机床及机床数控化改造经济型数控机床及机床数控化改造经济型数控机床及机床数控化改造7.1.2 7.1.2 7.1
8、.2 7.1.2 按调节理论分类按调节理论分类按调节理论分类按调节理论分类(2 2 2 2)闭环伺服系统:)闭环伺服系统:)闭环伺服系统:)闭环伺服系统:有位置检测装置(有位置检测装置(有位置检测装置(有位置检测装置(直直直直线位移检测元件线位移检测元件线位移检测元件线位移检测元件),),),),用用用用位移指令与工作台实际位移的差值作为控制量;由位置环和速位移指令与工作台实际位移的差值作为控制量;由位置环和速位移指令与工作台实际位移的差值作为控制量;由位置环和速位移指令与工作台实际位移的差值作为控制量;由位置环和速度环组成;具有很高的跟随精度和定位精度,安装调试困难。度环组成;具有很高的跟随
9、精度和定位精度,安装调试困难。度环组成;具有很高的跟随精度和定位精度,安装调试困难。度环组成;具有很高的跟随精度和定位精度,安装调试困难。7.17.1 数控机床的驱动系统分类数控机床的驱动系统分类7.1.2 7.1.2 7.1.2 7.1.2 按调节理论分类按调节理论分类按调节理论分类按调节理论分类(2 2 2 2)闭环伺服系统)闭环伺服系统)闭环伺服系统)闭环伺服系统7.17.1 数控机床的驱动系统分类数控机床的驱动系统分类 脉冲当量0.001-0.0001mm,快进速度24-100m/min。主要用于精密、大型数控设备上。7.1.2 7.1.2 7.1.2 7.1.2 按调节理论分类按调节
10、理论分类按调节理论分类按调节理论分类(3 3 3 3)半闭环伺服系统:)半闭环伺服系统:)半闭环伺服系统:)半闭环伺服系统:采用采用采用采用角位移检测元件角位移检测元件角位移检测元件角位移检测元件对电机轴或滚珠丝杠对电机轴或滚珠丝杠对电机轴或滚珠丝杠对电机轴或滚珠丝杠的角位移进行测量反馈的角位移进行测量反馈的角位移进行测量反馈的角位移进行测量反馈,其精度处于开环与闭环之间,安装调其精度处于开环与闭环之间,安装调其精度处于开环与闭环之间,安装调其精度处于开环与闭环之间,安装调试方便。试方便。试方便。试方便。7.17.1 数控机床的驱动系统分类数控机床的驱动系统分类7.1.2 7.1.2 7.1.
11、2 7.1.2 按调节理论分类按调节理论分类按调节理论分类按调节理论分类(3 3 3 3)半闭环伺服系统)半闭环伺服系统)半闭环伺服系统)半闭环伺服系统7.17.1 数控机床的驱动系统分类数控机床的驱动系统分类 脉冲当量0.005-0.001mm,快进速度15-24m/min。主要用于中档数控机床上。7.1.3 7.1.3 7.1.3 7.1.3 数控机床对驱动系统的要求数控机床对驱动系统的要求数控机床对驱动系统的要求数控机床对驱动系统的要求1 1 1 1、精度高,定位误差(重复定位误差)小,跟随误差小。、精度高,定位误差(重复定位误差)小,跟随误差小。、精度高,定位误差(重复定位误差)小,跟
12、随误差小。、精度高,定位误差(重复定位误差)小,跟随误差小。一一 般般 要要 求求 定定 位位 精精 度度 为为 0.0010.01mm0.0010.01mm,高高 档档 设设 备备 达达 到到0.01m0.01m以上。以上。2 2 2 2、快速响应特性好、无超调、无振荡。、快速响应特性好、无超调、无振荡。、快速响应特性好、无超调、无振荡。、快速响应特性好、无超调、无振荡。快速响应是伺服系统动态品质的标志之一,反映系统的快速响应是伺服系统动态品质的标志之一,反映系统的跟踪精度。要求加、减速度足够大,能频繁启、停和正、反跟踪精度。要求加、减速度足够大,能频繁启、停和正、反向运动。向运动。7.17
13、.1 数控机床的驱动系统分类数控机床的驱动系统分类定位精度定位精度定位精度定位精度:移动件到达指令位置的准确度。:移动件到达指令位置的准确度。重复定位精度重复定位精度重复定位精度重复定位精度:移动件在任意定位点的定位一致性。:移动件在任意定位点的定位一致性。7.1.3 7.1.3 7.1.3 7.1.3 数控机床对驱动系统的要求数控机床对驱动系统的要求数控机床对驱动系统的要求数控机床对驱动系统的要求3 3 3 3、调速范围宽(、调速范围宽(、调速范围宽(、调速范围宽(调速范围:最低转速到最高转速的范围调速范围:最低转速到最高转速的范围-n nmin/min/n nmaxmax)由由于于工工件件
14、材材料料、刀刀具具以以及及加加工工要要求求各各不不相相同同,要要保保证证数数控控机机床床在在任任何何情情况况下下都都能能得得到到最最佳佳切切削削条条件件,伺伺服服系系统统就就必必须须有有足足够够的的调调速速范范围围。这这样样既既能能满满足足高高速速加加工工要要求求,又又能能满满足足低低速速进给要求。进给要求。4 4 4 4、低速切削时,要求系统能输出大转矩、低速切削时,要求系统能输出大转矩、低速切削时,要求系统能输出大转矩、低速切削时,要求系统能输出大转矩5 5 5 5、系统可靠性高、系统可靠性高、系统可靠性高、系统可靠性高 系统的可靠性常用发生故障时间间隔长短的平均值作为依系统的可靠性常用发
15、生故障时间间隔长短的平均值作为依据,即据,即平均无故障时间平均无故障时间平均无故障时间平均无故障时间(MBTFMBTF)。这个时间越长,可靠性越好。这个时间越长,可靠性越好。7.17.1 数控机床的驱动系统分类数控机床的驱动系统分类7.1.4 7.1.4 7.1.4 7.1.4 驱动系统中常用的检测装置驱动系统中常用的检测装置驱动系统中常用的检测装置驱动系统中常用的检测装置7.17.1 数控机床的驱动系统分类数控机床的驱动系统分类7.27.2 步进电机及其驱动系统步进电机及其驱动系统 主主主主要要要要用用用用于于于于开开开开环环环环伺伺伺伺服服服服控控控控制制制制,系系系系统统统统由由由由 “
16、步步步步进进进进电电电电机机机机驱驱驱驱动动动动线线线线路路路路”+“步步步步进进进进电电电电机机机机”组组组组成成成成,对对对对工工工工作作作作台台台台位位位位移移移移、速速速速度度度度和和和和运运运运动动动动方方方方向向向向进行控制。进行控制。进行控制。进行控制。功率功率功率功率放大放大放大放大器器器器环形环形环形环形分配分配分配分配器器器器加减加减加减加减速电速电速电速电路路路路脉冲脉冲脉冲脉冲混合混合混合混合电路电路电路电路加减加减加减加减脉冲脉冲脉冲脉冲分配分配分配分配电路电路电路电路进给进给进给进给脉冲脉冲脉冲脉冲至步进至步进至步进至步进电机绕阻电机绕阻电机绕阻电机绕阻步进电机驱动
17、线路步进电机驱动线路步进电机驱动线路步进电机驱动线路步进电机步进电机步进电机步进电机机机机机床床床床进进进进给给给给 指指指指令令令令7.2.1 7.2.1 7.2.1 7.2.1 步进电机步进电机步进电机步进电机(亦称脉冲电机、电脉冲马达)(亦称脉冲电机、电脉冲马达)(亦称脉冲电机、电脉冲马达)(亦称脉冲电机、电脉冲马达)7.27.2 步进电机及其驱动系统步进电机及其驱动系统 作用:将电脉冲转换成相应的机械角位移或直线位移。作用:将电脉冲转换成相应的机械角位移或直线位移。作用:将电脉冲转换成相应的机械角位移或直线位移。作用:将电脉冲转换成相应的机械角位移或直线位移。电脉冲数决定位移量;电脉冲
18、数决定位移量;电脉冲数决定位移量;电脉冲数决定位移量;电脉冲频率决定位移速度;电脉冲频率决定位移速度;电脉冲频率决定位移速度;电脉冲频率决定位移速度;电脉冲相序决定位移方向。电脉冲相序决定位移方向。电脉冲相序决定位移方向。电脉冲相序决定位移方向。工作台丝杠编码器步进电机7.27.2 步进电机及其驱动系统步进电机及其驱动系统(1 1)步进电机的结构与工作原理步进电机的结构与工作原理与步进电机有关的几个概念:与步进电机有关的几个概念:与步进电机有关的几个概念:与步进电机有关的几个概念:“段段段段”指步进电机的指步进电机的指步进电机的指步进电机的定子定子定子定子数目,分数目,分数目,分数目,分“单段
19、式单段式单段式单段式”、“多段式多段式多段式多段式”;“相相相相”、“相数相数相数相数”产生不同对产生不同对产生不同对产生不同对N N N N、S S S S极磁场的励磁线圈对数;极磁场的励磁线圈对数;极磁场的励磁线圈对数;极磁场的励磁线圈对数;“拍拍拍拍”指从一相通电切换成另一相通电的意思;指从一相通电切换成另一相通电的意思;指从一相通电切换成另一相通电的意思;指从一相通电切换成另一相通电的意思;“拍数拍数拍数拍数”完成一个磁场周期性变化所需脉冲数,或指电机转完成一个磁场周期性变化所需脉冲数,或指电机转完成一个磁场周期性变化所需脉冲数,或指电机转完成一个磁场周期性变化所需脉冲数,或指电机转过
20、一个齿距角所需脉冲数;过一个齿距角所需脉冲数;过一个齿距角所需脉冲数;过一个齿距角所需脉冲数;“步步步步”-对步进电机输入一个脉冲,则输出一个位移(角位移对步进电机输入一个脉冲,则输出一个位移(角位移对步进电机输入一个脉冲,则输出一个位移(角位移对步进电机输入一个脉冲,则输出一个位移(角位移或直线位移),称为或直线位移),称为或直线位移),称为或直线位移),称为“一步一步一步一步”;“步距角步距角步距角步距角”对应一个脉冲信号,电机转子转过的角位移,用对应一个脉冲信号,电机转子转过的角位移,用对应一个脉冲信号,电机转子转过的角位移,用对应一个脉冲信号,电机转子转过的角位移,用表示;表示;表示;
21、表示;“失步失步失步失步”电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。(1 1)步进电机的结构与工作原理步进电机的结构与工作原理图7-4 单段式三相反应式步进电机结构原理图7-5 展开后的步进电机齿距NS反应式步进电机(可变磁阻式步进电机、反应式步进电机(可变磁阻式步进电机、反应式步进电机(可变磁阻式步进电机、反应式步进电机(可变磁阻式步进电机、VRVRVRVR步进电机)结构;步进电机)结构;步进电机)结构;步进电机)结构;工工工工作作作作原原原原理理理理:当当当当某某某
22、某相相相相定定定定子子子子磁磁磁磁极极极极励励励励磁磁磁磁后后后后,吸吸吸吸引引引引转转转转子子子子使使使使转转转转子子子子的的的的齿齿齿齿与与与与该该该该相定子磁极上的齿对齐(电磁吸引原理)。相定子磁极上的齿对齐(电磁吸引原理)。相定子磁极上的齿对齐(电磁吸引原理)。相定子磁极上的齿对齐(电磁吸引原理)。(1 1)步进电机的结构与工作原理步进电机的结构与工作原理单段式(一个定子,也称径向式)反应式步进电机(图7-4):(1 1)步进电机的结构与工作原理步进电机的结构与工作原理 多段式径向磁路的反应式步进电机多段式径向磁路的反应式步进电机多段式径向磁路的反应式步进电机多段式径向磁路的反应式步进
23、电机-由单段式演变而来,由单段式演变而来,由单段式演变而来,由单段式演变而来,各相励磁绕组沿轴向分段布置,每段之间的定子齿在径向互相各相励磁绕组沿轴向分段布置,每段之间的定子齿在径向互相各相励磁绕组沿轴向分段布置,每段之间的定子齿在径向互相各相励磁绕组沿轴向分段布置,每段之间的定子齿在径向互相错开错开错开错开1 1 1 1m m m m齿距(齿距(齿距(齿距(m m m m为相数);为相数);为相数);为相数);三段式径向磁路反应式步进电动机结构示意图 磁路沿径向磁路沿径向(1 1)步进电机的结构与工作原理步进电机的结构与工作原理 多段式轴向磁路的反应式步进电机多段式轴向磁路的反应式步进电机多
24、段式轴向磁路的反应式步进电机多段式轴向磁路的反应式步进电机-励磁绕组为环形绕组,励磁绕组为环形绕组,励磁绕组为环形绕组,励磁绕组为环形绕组,定子齿数和转子齿数相等。每段之间定子齿在径向依次错开定子齿数和转子齿数相等。每段之间定子齿在径向依次错开定子齿数和转子齿数相等。每段之间定子齿在径向依次错开定子齿数和转子齿数相等。每段之间定子齿在径向依次错开1 1 1 1m m m m齿距(齿距(齿距(齿距(m m m m为相数),转子齿不错位;为相数),转子齿不错位;为相数),转子齿不错位;为相数),转子齿不错位;五段式轴向磁路反应式步进电机结构示意图磁路沿轴向磁路沿轴向(1 1)步进电机的结构与工作原
25、理步进电机的结构与工作原理三相单三拍通电方式工作原理:三相单三拍通电方式工作原理:当第一个脉冲通入当第一个脉冲通入A A相时,磁通企图沿着磁阻最小的相时,磁通企图沿着磁阻最小的路径闭合,在此磁场力的作用下,转子的路径闭合,在此磁场力的作用下,转子的1 1、3 3齿要和齿要和A A级级对齐。当下一个脉冲通入对齐。当下一个脉冲通入B B相时,磁通同样要按磁阻最小相时,磁通同样要按磁阻最小的路径闭合,即的路径闭合,即2 2、4 4齿要和齿要和B B级对齐,则转子就相对定子级对齐,则转子就相对定子沿逆时针方向转动沿逆时针方向转动3030。单段式三相反应单段式三相反应式步进电机的工式步进电机的工作原理作
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数控机床 驱动 控制系统
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【人****来】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【人****来】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。