进给伺服驱动系统.pdf

项目二 进给伺服驱动系统 单元一 步进驱动系统 单元二 交流伺服驱动系统 单元三 闭环伺服系统的连接 一 数控机床对进给伺服系统的要求一 数控机床对进给伺服系统的要求 项目二 进给伺服驱动系统 精度高精度高 响应快 无超调响应快 无超调 调速范围宽调速范围宽 二 进给伺服系统的分类二 进给伺服系统的分类 步进驱动系统步进驱动系统 直流伺服驱动系统直流伺服驱动系统 交流伺服驱动系统交流伺服驱动系统 单元一 步进驱动系统 一 步进驱动系统的组成一 步进驱动系统的组成 项目二 进给伺服驱动系统 数控装置环形分配器 指令 脉冲 步进电动机 功率放大器 电源 步进电 动机 齿轮箱 工作台 步进驱动系统没有位置反馈回路与速度反馈回路 一 般用于对速度和精度要求不高的中 小型经济型数控机床 上 步进驱动系统没有位置反馈回路与速度反馈回路 一 般用于对速度和精度要求不高的中 小型经济型数控机床 上 二 步进驱动系统的控制二 步进驱动系统的控制 1 工作台位移量的控制1 工作台位移量的控制 项目二 进给伺服驱动系统 h M 进给脉冲的数量 定子绕组通电状态变化次数 步 进电动机转子角位移 机床工作台位移量 由此得出 脉冲当量 h 360i 其中 为步进电动机步距角 h 为滚珠丝杠螺距 i 为减速齿轮的减速比 进给脉冲的数量 定子绕组通电状态变化次数 步 进电动机转子角位移 机床工作台位移量 由此得出 脉冲当量 h 360i 其中 为步进电动机步距角 h 为滚珠丝杠螺距 i 为减速齿轮的减速比 2 工作台进给速度控制2 工作台进给速度控制 进给脉冲频率f 定子绕组通 断电状态的变化频 率f 步进电动机转速 工作台的进给速度F 步进驱动系统的进给速度 F 60 f mm min 其中 f为输入到步进电动机的脉冲频率 进给脉冲频率f 定子绕组通 断电状态的变化频 率f 步进电动机转速 工作台的进给速度F 步进驱动系统的进给速度 F 60 f mm min 其中 f为输入到步进电动机的脉冲频率 3 工作台运动方向控制3 工作台运动方向控制 输入脉冲信号的循环顺序方向 定子绕组中电流 的通断循环顺序 电动机的转动方向 工作台进给方 向 输入脉冲信号的循环顺序方向 定子绕组中电流 的通断循环顺序 电动机的转动方向 工作台进给方 向 项目二 进给伺服驱动系统 三 三 步进电动机步进电动机 1 结构1 结构 步进电机由转子和定子两部分组成 下图中三相 定子A B C 三相每相两极 AA 步进电机由转子和定子两部分组成 下图中三相 定子A B C 三相每相两极 AA BB BB CC CC 每极 上五个齿 每极 上五个齿 项目二 进给伺服驱动系统 定子上线圈的绕法定子上线圈的绕法 项目二 进给伺服驱动系统 A相 B相 C相 A相 B相 C相 转子 40齿 转子 40齿 2 工作原理2 工作原理 项目二 进给伺服驱动系统 通断电方式通断电方式 三相单三拍 三相单三拍 A B C A 三相双三拍 三相双三拍 AB BC CA AB 三相六拍 三相六拍 A AB B BC C CA A A相 B相 C相 3 主要特性3 主要特性 步距角 及步距误差步距角 及步距误差 步距角越小 控制越精确 步距角越小 控制越精确 步距误差直接影响执行部件的定位精度 步距误差直接影响执行部件的定位精度 最高启动频率最高启动频率 最高启动频率与步进电机的惯性负载有关 最高启动频率与步进电机的惯性负载有关 项目二 进给伺服驱动系统 最高工作频率最高工作频率 与负载有关 在同样负载下 最高工作频率远大于启动 频率 与负载有关 在同样负载下 最高工作频率远大于启动 频率 矩频特性矩频特性 项目二 进给伺服驱动系统 Md f 四 步进驱动系统的连接四 步进驱动系统的连接 项目二 进给伺服驱动系统 微 机 输 出 端 口 输 出 端 口 光电隔离电路 光电隔离电路 光电隔离电路 光电隔离电路 光电隔离电路 A相放大电路 B相放大电路 C相放大电路 A相放大电路 B相放大电路 C相放大电路 环 形 分 配 器 步进 电机 步进 电机 A B C A B C 进给方向 进给脉冲 五 步进电动机的选择五 步进电动机的选择 项目二 进给伺服驱动系统 步进电机选择原则 步进电机选择原则 步矩角 与机械系统相匹配 以得到系统所需的 步矩角 与机械系统相匹配 以得到系统所需的 保证电机输出转矩 大于负载所需转矩保证电机输出转矩 大于负载所需转矩 能与机械系统的负载惯量相匹配能与机械系统的负载惯量相匹配 电机运行速度和最高工作频率能满足工作台切削加工 和快移要求 电机运行速度和最高工作频率能满足工作台切削加工 和快移要求 单元二 交流伺服驱动系统 一 交流伺服驱动系统的组成一 交流伺服驱动系统的组成 项目二 进给伺服驱动系统 一般闭环伺服系统的结构是一个三环结构系统 外环 是位置环 中环是速度环 内环为电流环 一般闭环伺服系统的结构是一个三环结构系统 外环 是位置环 中环是速度环 内环为电流环 位置调节 CNC 速度调节电流调节转换驱动 电流反馈 速度反馈 位置反馈 工作台M G 二 闭环位置控制的实现二 闭环位置控制的实现 项目二 进给伺服驱动系统 插补程序输出 X 新的指令位置X X与计数器中的 实际位置XF进行比较 其差值经增益放大 并由D A转换为 模拟电压 使工作台向误差减小的方向移动 插补结果 新指令位置 计数器 Kc数模转换 接受电路 CNC 接口电路 三 交流伺服电动机三 交流伺服电动机 项目二 进给伺服驱动系统 1 结构 永磁同步电机 1 结构 永磁同步电机 主要由 定子1 转子5和检测元件8等几部分组成 主要由 定子1 转子5和检测元件8等几部分组成 1 2 3 4 156 7 8 9 项目二 进给伺服驱动系统 2 工作原理2 工作原理 项目二 进给伺服驱动系统 3 主要特性参数3 主要特性参数 额定功率额定功率 额定转矩额定转矩 额定转速额定转速 瞬时最大转矩瞬时最大转矩 最高转速最高转速 电动机转子惯量电动机转子惯量 四 检测元件四 检测元件 项目二 进给伺服驱动系统 1 光栅尺1 光栅尺 通常由标尺光栅1 指示光栅4 光源2 光电二极管3等 元件组成 通常由标尺光栅1 指示光栅4 光源2 光电二极管3等 元件组成 项目二 进给伺服驱动系统 2 光电编码器2 光电编码器 通常由光电码盘4 光源5 透镜6 光栅板7 光敏元件8 等元件组成 通常由光电码盘4 光源5 透镜6 光栅板7 光敏元件8 等元件组成 信号处理电路信号处理电路 五 进给伺服系统的连接五 进给伺服系统的连接 项目二 进给伺服驱动系统 1 模拟式伺服系统连接1 模拟式伺服系统连接 SINUMERIC 810数控系统 SIMODRIVE 611A进给驱动模 块 1FT5伺服电机之间的连接 SINUMERIC 810数控系统 SIMODRIVE 611A进给驱动模 块 1FT5伺服电机之间的连接 项目二 进给伺服驱动系统 2 伺服系统的参数2 伺服系统的参数 速度环速度环 增益增益 零点漂移零点漂移 测速反馈深度测速反馈深度 滞后时间常数滞后时间常数 位置环位置环 增益增益 精停和粗停允差精停和粗停允差 反向间隙补偿反向间隙补偿 丝杠螺距误差补偿丝杠螺距误差补偿 项目二 进给伺服驱动系统 3 全数字式伺服系统3 全数字式伺服系统