数控技术—第六章.ppt

*HenanPolytechnicUniversity主讲：秦歌答疑时间：周二晚J407机械与动力工程学院2021-05SchoolofMechanicalandPowerEngineering

*第六章数控机床的伺服系统本章内容：概述开环步进式伺服系统位置检测装置闭环〔交直流〕伺服系统

*伺服来自英文单词Servo，““伺服〔SERVO)〞在中英文里一个音、意都相同的词，顾名思义，它表示“伺候伺候〞，指系统跟随外部指令进行人们所期望的运动。在数控机床中，伺服是指有关的传动或运动参数均严格按照数控装置的控制指令实现，这些参数主要包括运动的速度、运动的方向和运动的起停位置等。伺服系统的开展经历了从液压、气动到电气的过程，而电气伺服系统包括伺服电机、反响装置和控制器。在20世纪60年代，最早是直流电机作为主要执行部件。在70年代以后，交流伺服电机的性价比不断提高，逐渐取代直流电机成为伺服系统的主导执行电机。控制器的功能是完成伺服系统的闭环控制，包括力矩、速度和位置等。通常说的伺服驱动器已经包括了控制器的根本功能和功率放大局部。第一节概述

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*第一节概述

*伺服驱动系统与一般机床进给系统的区别进给系统的作用在于保证切削过程能够连续进行，不能控制执行件的位移和轨迹；伺服系统将指令信号加以转换和放大，不仅能控制执行件的速度、方向，而且能精确控制其位置、以及几个执行件按一定的运动规律合成的轨迹。第一节概述

*一、伺服系统的组成、作用和特点:组成伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行元件和检测反响环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系；机械传动部件和执行件组成机械传动系。第一节概述数控伺服系统的根本组成

*伺服系统的作用:接受数控系统发出的进给位移和速度指令信号，经过一定的信号转换的转换和电压、功率放大后，经伺服驱动装置和机械传动机构，驱动机床的工作台、刀架等执行部件进行工作进给和快速进给。主要通过步进电机、交/直流伺服电动机等进给驱动元件来实现。伺服系统可被看作是一个独立局部，与数控系统和机床本体并列为数控数控机床的三大组成局部。第一节概述

*特点：能根据指令信号自动精确的控制执行部件运动的位移、方向和速度，使数个执行部件按一定的规律运动以合成一定的运动轨迹。性能：最高移动速度、跟踪精度、定位精度等动态和静态性能,取决于各个组成环节的特性和各个环节性能参数的合理匹配。第一节概述

*第一节概述二、数控机床对进给伺服系统的要求1．可逆运行可逆运行要求能灵活地正反向运行。在加工过程中，机床工作台处于随动状态，根据加工轨迹的要求，随时实现正向或反向运动。要求在方向变化时，不应有反向间隙和运动损失。从能量角度看，应该实现能量的可逆转换，即在加工运行时，电动机从电网吸收能量改变为机械能；在制动时应把电动机的机械惯性能量变为电能回馈给电网，以实现快速制动。

*2．高精度数控机床是按预定的程序自动进行加工的，不同于普通机床用手动操作来调整和补偿各种因素对加工精度的影响，故要求数控机床的实际位移与指令位移之差要小。现代数控机床的位移精度一般为0.01~0.001㎜，甚至可高达0.1μm，以保证加工质量的一致性，保证复杂曲线、曲面零件的加工精度。第一节概述二、数控机床对进给伺服系统的要求

*3．调速范围宽调速范围是指最高进给速度和最低进给速度之比。由于加工所用刀具、被加工零件材质以及零件加工要求的变化范围很广，为了保证在所有加工情况下都能得到最正确的切削条件和加工质量，要求进给速度能在很大的范围内变化，即有很大的调速范围。目前最先进水平是在脉冲当量或最小设定单位为1μm的情况下，进给速度能在0～240m／min的范围内连续可调。在这一调速范围内，要求速度均匀、稳定，低速时无爬行。还要求在零速时伺服电机处于电磁锁住状态，以保证定位精度不变。第一节概述二、数控机床对进给伺服系统的要求

*4．快速响应并无超调要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快。伺服系统处于频繁地启动、制动、加速、减速等动态过程中，为了提高生产率和保证加工质量，那么要求加、减速度足够大，以缩短过渡过程时间。当负载突变时，过渡过程前沿要陡，恢复时间要短，且无振荡。这样才能得到光滑的加工外表。第一节概述二、数控机床对进给伺服系统的要求

*5．低速大转矩机床加工，大多是低速时进行切削，即在低速时进给驱动要有大的转矩输出。第一节概述二、数控机床对进给伺服系统的要求

*1．按控制方式和有无检测反响环节分类〔1〕开环伺服系统