数控技术教学课件——数控06.ppt

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1、23.10.13,教学基本要求,要求掌握开环、闭环和半闭环进给伺服系统的基本控制原理，了解这三种控制方式在精度、系统稳定性、动态特性和成本方面的差异。掌握常用位置检测装置的分类、结构、工作原理及使用要求，常用电机及其驱动装置的工作原理和使用特性。了解进给系统的特性参数对系统动态特性的影响（定性）以及伺服系统的误差对加工精度和拐角加工误差的影响。,23.10.13,伺服系统概述,一、进给伺服系统的组成进给伺服系统是以运动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统。它是一个很典型的机电一体化系统，主要由以下几个部分组成：位置控制单元；速度控制单元；驱动元件(电机)；检测与反馈单元；机械执行部件，如图

2、所示。,23.10.13,若说CNC装置是数控机床的“大脑”，是发布“命令”的“指挥所”，那么进给伺服系统则是数控机床的“四肢”，是一种“执行机构”。它忠实地执行由CNC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。一台数控机床通常由多个进给运动轴（坐标轴）的协调运动才能完成所要求的控制动作，这些进给轴有的带动装有工件的工作台运动，有的则带动装有刀具的刀架（如车床）或主轴箱（如铣床等）。每个进给轴均是一个进给伺服系统，通过CNC装置的协调(以指令的方式)，数个进给伺服系统的配合，使刀具相对于加工工件产生复杂的曲线运动，加工出所要求的复杂形状的工件。,23.10.13,二、数

3、控机床对伺服系统的要求,1、调速范围宽调速范围是指最高进给速度与最低进给速度之比。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，为了保证在所有的加工情况下都能得到最佳切削条件与加工质量，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。一般的数控机床，其进给速度都在1mm/min24m/min的范围之内，即调速范围为124000。在这一调速范围内，要求速度均匀、稳定、低速时无爬行。2、位移精度高即输出的位移量有较高的精度，也就是实际位移与指令位移之差值要小。现代数控机床的位移精度一般为0.010.001mm，甚至可高至0.1m以上。,23.10.13,3、稳定性好稳定性是

4、指输出速度的波动要小，当负载发生变化或受到外界干扰的情况下，输出速度应基本不变，即负载特性要硬；在低速时速度应保持平稳均匀，不能有爬行现象。4、动态响应快即有高的灵敏度，达到最大稳态速度的时间要短，一般要求在200100ms，甚至小于几十毫秒。动态响应的快慢，反映了系统跟踪精度的高低，直接影响轮廓加工精度的高低和加工表面质量的好坏。5、系统可靠性要好 数控机床的使用率要求很高，因而要求其工作可靠。系统的可靠性常用发生故障时间间隔的长短的平均值（即平均无故障时间）作为依据，这个值越长可靠性越好。,23.10.13,三、数控机床伺服驱动系统的分类,数控机床的伺服驱动系统按其用途和功能分为进给驱动系

5、统和主轴驱动系统；按其控制原理和有无位置检测反馈环节分为开环系统、闭环系统和半闭环系统；按驱动执行元件的动作原理分为电液伺服系统和电气驱动系统。电气伺服驱动系统又分为直流伺服驱动系统和交流伺服驱动系统。进给驱动用于数控机床工作台或刀架坐标的控制系统，控制机床各坐标轴的切削进给运动，并提供切削过程所需的转矩。主轴驱动控制机床主轴的旋转运动，为机床主轴提供驱动功率和所需的切削力。一般地，对于进给驱动系统，主要关心它的转矩大小、调节范围的大小和调节精度的高低，以及动态响应速度的快慢。对于主轴驱动系统，主要关心其是否具有足够的功率、宽的恒功率调节范围及速度调节范围。,23.10.13,开环步进式伺服系

6、统,一、开环步进伺服系统的工作原理 采用步进电机的伺服系统又称为开环步进伺服系统，其组成如图所示。开环系统没有位置和速度反馈回路，因此省去了检测装置，系统简单可靠，不需要像闭环伺服系统那样进行复杂的设计计算与试验校正。,23.10.13,步进电机开伺服系统具有结构简单，使用维护方便，可靠性高，制造成本低等一系列优点，在中小型机床和速度、精度要求不十分高的场合，得到了广泛的应用，并适合用于发展简化功能的经济型数控机床和对现有的普通机床进行数控化技术改造。,二、步进电机,1、步进电机的结构和原理 步进电机是一种同步电机，其结构同其它电机一样，由定子和转子组成，定子为激磁场，其激磁磁场为脉冲式，即磁

7、场以一定频率步进式旋转，转子则随磁场一步一步前进。步进电机的种类很多。下面以反应式步进电机为例，来讨论其工作原理。,23.10.13,五相五定子轴向分相反应式步进电机,23.10.13,160BF02型六相功率步进电机,23.10.13,步距角指步进电机定子绕组的通电状态每改变一次，转子转过的角度。,FLASH,23.10.13,转子上有均匀分布的40个齿，没有绕组。A、B、C 三相定子每相两极，每极上有5个齿，与转子一样齿间夹角均为9。如果A 相通电则转子齿与A 相极齿对齐，这时在B 相两极下定子齿与转子齿中心线并不对齐，而是转子齿中心线较定子齿中心线反时针方向落后1/3齿距，即3。C 相下

8、，转子齿超前6。因此，当通电状态由A 相变为B 相时，转子顺时针方向转过3，C 相通电再转3。步距角为,双拍通电激磁，即按A-AB-B-BC-C-CA-A的顺序通电激磁，则步距角为,23.10.13,一般而言,式中：m绕组相数；z转子齿数；单拍通电k1，双拍通电k2。如果按上述相反的方向通电呢？,2、步进电机的工作特点和使用特性,1）工作特点 步进电机受控于脉冲电流，其输出的角位移严格与输入脉冲的数量成正比，角速度严格与频率成正比，改变通电顺序即可改变电机的转动方向；若维持通电绕组的电流不变，电机便停在某一位置不动（即步进电机具有自锁能力，不需机械制动）；有一定的步距精度，没有累积误差。其缺点

9、是效率低。,23.10.13,2）使用特性（1）步距误差 步距误差直接影响执行部件的定位精度。（2）最高启动频率和最高工作频率 空载时，步进电机由静止突然启动，并不失步地进入稳速运行，所允许的启动频率的最高值称为最高启动频率fq。步进电机连续运行时所能接受的最高频率称为最高工作频率fmax。（3）输出的转矩-频率特性（4）加减速特性。,23.10.13,三、步进电机开环进给系统的传动计算,系统的脉冲当量(mm)，决定于步进电机的步距角。步进电机开环进给系统的脉冲当量一般取为0.01mm或0.001，也有选用0.0050.002mm或者0.0050.002的。步进电机的进给系统使用齿轮传动，不仅

10、是为了求得所需的脉冲当量，还有满足结构要求和增大转矩的作用。,23.10.13,四、步进电机的驱动控制线路,根据步进式伺服系统的工作原理，步进电机驱动控制线路的功能是，将具有一定频率、一定数量和方向的进给脉冲转换成控制步进电机各相定子绕组通断电的电平信号。电平信号的变化频率、变化次数和通断电顺序与进给指令脉冲的频率、数量和方向对应。为了能够实现该功能，一个较完善的步进电机的驱动控制线路(图)应包括脉冲混合电路、加减脉冲分配电路、加减速电路、环形分配器和功率放大器，并应能接收和处理各种类型的进给指令控制信号如自动进给信号、手动信号和补偿信号等。脉冲混合电路、加减脉冲分配电路、加减速电路和环形分配

11、器可用硬件线路来实现，也可用软件来实现。,23.10.13,五、提高步进伺服系统精度的措施,步进式伺服驱动系统是一个开环系统，在此系统中，步进电机的质量、机械传动部分的结构和质量以及控制电路的完善与否，均影响到系统的工作精度。要提高系统的工作精度，应从这几个方面考虑：如改善步进电机的性能，减小步距角；采用精密传动副，减少传动链中传动间隙等。但这些因素往往由于结构和工艺的关系而受到一定的限制。为此，需要从控制方法上采取一些措施，弥补其不足。1、传动间隙补偿 2、螺距误差补偿 3、细分线路,23.10.13,数控机床的检测装置,检测装置是闭环伺服系统的重要组成部分。它的作用是检测各种位移和速度，发

12、送反馈信号，构成闭环控制。闭环控制的数控机床的加工精度主要取决于检测系统的精度。位移检测系统能够测量出的最小位移量称为分辨率。分辨率不仅取决于检测装置本身，也取决于测量线路。一般检测装置应满足以下要求：工作可靠，抗干扰性强；使用维护方便，适应机床的工作环境；满足精度、速度和机床工作行程的要求以及成本低等等。,23.10.13,用于数控机床上的检测装置,23.10.13,一、旋转变压器,旋转变压器是一种常用的转角检测元件，由于它结构简单，工作可靠，且其精度能满足一般的检测要求，因此被广泛应用在数控机床上。旋转变压器是按互感原理工作的。在定子的两个绕组上分别加上交变激磁电压（频率为24kHz），绕

13、组的结构保证了定子与转子之间的气隙磁通呈正、余弦规律分布，当转子旋转时，通过电磁耦合，转子绕组内产生感应电势，感应电压的大小取决于定子绕组轴线与转子绕组轴线在空间的相对角位置。相对于定子的正弦绕组而言，两者垂直即=0时，感应电势最小；两者平行即=90时，感应电势最大，感应电压随转子偏转角呈正弦规律变化，即,23.10.13,旋 转 变 压 器,23.10.13,旋转变压器的工作方式,旋转变压器作为位置检测装置有两种应用方式：鉴相方式和鉴幅方式。1、鉴相工作方式 在旋转变压器定子的两相正交绕组，又称为正弦绕组和余弦绕组上分别加上幅值相等、频率相同的正弦、余弦激磁电压：,23.10.13,2、鉴幅

14、工作方式 给定子的两个绕组分别通上频率、相位相同但幅值不同，即调幅的激磁电压：,在实际应用中，是不断修改激磁调幅电压幅值的电气角，使之跟踪的变化，并测量感应电压幅值即可求得机械角位移。,23.10.13,旋转变压器的安装,23.10.13,二、感应同步器,感应同步器是一种电磁式位置检测元件，按其结构特点一般分为直线式和旋转式两种。直线式感应同步器由定尺和滑尺组成；旋转式感应同步器由转子和定子组成。前者用于直线位移测量，后者用于角位移测量。它们的工作原理都与旋转变压器相似。感应同步器具有检测精度比较高、抗干扰性强、寿命长、维护方便、成本低、工艺性好等优点，广泛应用于数控机床及各类机床数控改造。下

15、面仅以直线式感应同步器为例，对其结构特点和工作原理进行叙述。,23.10.13,参看FLASH动画，滑尺与定尺相对移动。设当滑尺的正弦绕组与定尺绕组重叠时，这时绕组完全耦合，定尺上感应电压最大。滑尺相对定尺移动后，感应电压逐渐变小，在错开1/4节距时，感应电压为零。再继续移到1/2节距时，得到的电压值与开始位置相同但极性相反。随后感应电压在3/4节距位置d点时又变为零，在移动一个节距到e点时，电压幅值与a点位置相同。这样滑尺在移动一个节距的过程中，感应电压变化了一个余弦波形。同理因余弦绕组与正弦绕组错开1/4个节距，即/2的相位角，由余弦绕组激磁在定尺上产生的感应电压应按正弦规律变化。感应同步

16、器与旋转变压器一样有鉴相和鉴幅两种应用方式。,23.10.13,直线感应同步器安装总图,23.10.13,直线感应同步器外形、安装尺寸和安装要求,23.10.13,感应同步器直接安装,感应同步器直接安装,23.10.13,三、光栅,光栅作为检测装置，已历史长久，可用以测量长度、角度、速度、加速度、振动和爬行等。在数控机床进给伺服系统中，被用来检测直线位移、角位移和移动速度。用长光栅（或称直线光栅）来测量直线位移，用圆光栅来测量角位移。将激光测长技术用于刻制光栅，可以制造出精度很高的光栅尺，因而使光栅检测的分辨率与精度有了很大的提高，光栅检测的分辨率可达微米级，通过细分电路细分可达0.1m，甚至

17、更高的水平。1、光栅检测装置的结构 光栅检测装置由光源、透镜、指示光栅、光电元件、驱动电路以及标尺光栅组成。前五个元器件安装在同一个支架上，构成光栅读数头，它固定在执行部件的固定零件上，标,23.10.13,尺光栅则安装在执行部件的被测移动零件上。标尺光栅与指示光栅的尺面应相互平行，并保有0.050.1mm的间隙。执行部件带着标尺光栅相对指示光栅移动，通过读数头的光电转换，发送出与位移量对应的数字脉冲信号，用作位置反馈信号或位置显示信号。,23.10.13,1)光栅尺光栅尺指的是标尺光栅和指示光栅，根据制造方法和光学原理的不同，光栅可分为透射光栅和反射光栅。透射光栅是在经磨制的光学玻璃表面，或

18、在玻璃表面感光材料的涂层上刻成光栅线纹。其特点是光源可以垂直入射，光电元件的信号幅值比较大，信噪比好，光栅读数头的结构简单；同时光栅每毫米的线纹数多（可达200线/mm），从而减轻了电子线路的负担。但玻璃易破裂，热胀系数与机床金属部件不一致，影响测量精度。反射光栅是用不锈钢带经照相腐蚀或直接刻线制成，其特点是光栅和机床金属部件的线膨胀系数一致，增加光栅尺的长度很方便，可用钢带做成长达数米的长光栅。反射光栅安装在机床上所需的面积小，调整也很方便，适应于大位移测量的场所。为了使反射后的莫尔条纹反差较大，每毫米内线纹不宜过多，常用线纹数为4、10、25、40、50。,23.10.13,上述为直线光栅

19、，此外还有测量角位移的圆光栅，圆光栅刻有辐射形的线纹，相互间的夹角相等。根据不同的使用要求，在圆周内线纹的数制也不相同，一般有二进制、十进制和六十进制等三种形式。如一种直径为270mm，360进制的圆光栅，一周内有刻线10,800条。光栅线纹是光栅的光学结构，相邻两线纹间的距离称为栅距，可根据所需的测量分辨率来确定单位长度上的刻线数目称为线纹密度，常见的线纹密度为每毫米4、10、25、50、100、200、250线。国内机床上一般采用线纹密度为100线/mm、200线/mm的玻璃透射光栅。玻璃透射光栅尺的长度一般都在12m，测量长度在2m以内。在位移长度大的重大型机床上只能采用不锈钢带做成的反

20、射光栅。,23.10.13,2)光栅读数头光栅读数头与标尺光栅配合起光电转换作用，将位移量转换成脉冲信号输出。由光源、透镜、指示光栅、光电元件和驱动电路组成垂直入射读数头。此外还有分光读数头、镜像读数头和反射读数头等。2、莫尔条纹 指示光栅与标尺光栅的节距同为，两块光栅的刻线面平行放置，并将指示光栅在其自身平面内倾斜一个很小的角度，两块光栅的刻线将,会相交，当光源照射时，在线纹相交钝角的平分线方向会出现明暗交替相间的间距相等的条纹，即莫尔条纹。,23.10.13,相邻两条亮带或暗带之间的距离W 称为莫尔条纹的节距。莫尔条纹节距W 与光栅节距和倾角之间的关系为：,莫尔条纹有如下特点：1)放大作用

21、光栅节距虽小，莫尔条纹的节距却有几个毫米，因而莫尔条纹清晰可见，便于测量。2)误差均化作用莫尔条纹是由许多根刻线共同形成的，这样可使栅距的节距误差得到平均化。3)利用莫尔条纹测量位移莫尔条纹的移动距离与光栅的移动距离成比例，光栅横向移动一个节距，莫尔条纹正好沿刻线上下移动一个节距W。,23.10.13,光栅尺及其波形,3、光栅检测装置的信号处理 其信号处理过程及倍频细分电路可参阅教科书。,23.10.13,光栅的应用,23.10.13,四、脉冲编码器,脉冲编码器是一种旋转式角位移检测装置，能将机械转角变换成电脉冲，是数控机床上使用最广的位置检测装置。还可通过对位移电脉冲频率的检测来检测机械的旋

22、转速度，作速度检测装置。脉冲编码器可分为增量式脉冲编码器和绝对式脉冲编码盘两种。1、增量式脉冲编码器 增量式脉冲编码器有光电式、接触式和电磁感应式三种，数控机床上使用的都是光电式编码器。增量式光电脉冲编码器的结构如图所示，码盘基片固定在旋转轴上，光栅固定在机座上，与码盘基片平行并保持一定间隙，光源，光敏元件以及透镜都固定在底座上，全部用护罩盖上。整个编码器通过旋转轴与被测伺服电机轴，通过十字接头相连接。,23.10.13,光电式编码器,23.10.13,动画演示编码盘,23.10.13,数控机床上常用的脉冲编码器每转输出的脉冲数有：2000 p/r，2500 p/r，3 000 p/r等几种应

23、该根据数控机床滚珠丝杠的导程来选用相应的每转脉冲数的编码器。在高速度、高精度的进给伺服,系统中，要使用高分辨率的脉冲编码器，如20000 p/r，25 000 p/r，30 000 p/r等。现在已有每转能发出10万个脉冲的编码器。,23.10.13,2、绝对式脉冲编码盘绝对式脉冲编码盘，是一种绝对角度位置检测装置，它的位置输出信号是某种制式的数码信号，它表示位移后所达到的绝对位置，要用起点和终点的绝对位置的数码信号，经运算后才能求得位移量的大小。电源切除后位置信息不会丢失，只要通电就能显示出所在的绝对位置信号，因此在事故停机检修后，可以根据加工程序单上标明的停机时的绝对位置，或停机时记录下来

24、的绝对位置，用绝对位移指令直接找回到原停机位置进行继续加工。绝对式编码盘也有接触式、光电式与电磁式三种，常用的还是光电式。目前绝对式光电式码盘可以作到18位二进制数，如果要求更多的位数，用单片码盘则其扇形区段太多，分割起来就很困难。二进制位数的多少决定了测量角度的分辨率，用于间接测定直线位移时，则限制了测量长度的大小。要提高分辨率与测量范围，可以采用组合式绝对码盘。,23.10.13,23.10.13,23.10.13,闭环伺服系统,闭环伺服系统具有工作可靠、抗干扰性强、伺服精度高等优点，因此现代数控机床中常常采用闭环伺服系统。但由于闭环伺服系统增加了位置检测、反馈、比较等环节，因而，它的结构

25、比较复杂，调试、使用与维护也相对更困难些。一、闭环伺服系统的执行元件 执行元件是伺服系统的重要性组成部分，其作用是把驱动线路的电信号转换为机械运动，伺服系统的调速性能、动态特性，运行精度等均与执行元件有关。通常伺服系统对执行元件有如下要求：调速范围宽且具有良好的稳定性，尤其是低速运行的稳定性和均匀性；负载特性硬，即使在低速时也应有足够的负载能力；尽可能减少电机的转动惯量，以提高系统的快速动态响应；能够频繁启、停及换向等。,23.10.13,在开环进给系统中采用的伺服驱动装置有电液脉冲马达、功率步进电机。在闭环进给系统中，早期多用电液伺服阀-液压马达与小惯量电机，20世纪70年代中期以后多用宽调

26、速直流伺服电机。以后交流伺服电机的研究不断取得显著进展，使交流伺服电机得到广泛应用，占据了绝对的优势。,23.10.13,1、直流伺服电机及其调速系统,直流伺服电机与一般直流电机的基本原理是完全相同的。电机转子上的载流导体（即电枢绕组）在定子磁场中，受到电磁转矩M 的作用，使电机转子旋转。电磁转矩M=KTIa式中：Kr电机的转矩系数（KT=CM）；Ia电机电枢电流。电枢转动后，因导体切割磁力线而产生反电势，其值为 Ea=Ken 式中：n电枢的转速（r/min）；Ke电机的转矩系数 Ke=Ce）。或反电势为 Ea=Ke60/2=Kew式中，Ke电势系数（Ke=60Ke/2p）电枢的角速度（rad

27、/s）。,23.10.13,23.10.13,直流电机的PWM调速,23.10.13,23.10.13,2、交流伺服电机及其调速系统,直流伺服电机在数控进给伺服系统中曾得到广泛的应用，它具有良好的调速和转矩特性，但是它的结构复杂、制造成本高、体积大，而且电机的电刷容易磨损，换向器会产生火花，使直流伺服电机的容量和使用场合受到限制。交流伺服电机没有电刷和换向器等结构上的缺点；并且随着新型功率开关器件、专用集成电路、计算机技术和控制算法等的发展，促进了交流驱动电路的发展，使得交流伺服驱动的调速特性更能适应数控机床进给伺服系统的要求。现代数控机床都倾向采用交流伺服驱动，交流伺服驱动大有取代直流伺服驱

28、动之势。,23.10.13,1)交流伺服电机的结构,交流电机有交流感应电机和交流同步电机之分。交流感应电机结构简单、容量大、价格低，一般用作主运动的驱动电机。永磁同步交流伺服电机用作进给运动的驱动电机，其结构示意如图。电机由定子、转子和检测元件组成。定子由冲片叠成，其外形呈多边形，没有机座，这样有利于散热。在定子齿槽内嵌入某一极对数的三相绕组。转子也由冲片叠成，并在其中装有永久磁铁，组成的极对数与定子的极对数,相同。检测元件一般都用脉冲编码器，也可用旋转变压器加测速发电机，用以检测电机的转角位置、位移和旋转速度。,23.10.13,伺服电机,23.10.13,2)交流伺服电机的变频调速,交流电

29、动机的转速n，与交流电源频率f，电机极对数p以及转速滑差率s之间的关系为,可以看出，值减小，电机转子的感应电流I2也相应减小，势必导致电机的允许输出转矩M下降。另外，若相电压U不变，随着f的减小，气隙磁通将增加，这会使磁路饱和，激磁电流上升导致铁耗剧增，功率因数下降。因此改变频率f,进行调速时，需要同时改变定子的相电压U，以维持值接近不变，从而使M也接近不变。可见交流伺服电机变频调速的关键问题是要获得调频调压的交流电源。,23.10.13,23.10.13,23.10.13,3、直线电机,传统的“旋转电机+滚珠丝杆”进给驱动方式在高速运行时，滚珠丝杆的刚度、惯性、加速度等动态性能往往不能满足要

30、求。一种崭新的进给驱动方式-直线电机控制系统应运而生。它取消了从动力源到执行件之间的一切中间传动环节，大大简化了结构，提高了系统的速度、加速度、刚度等动态特性和控制精度，是机床进给驱动设计理论的一项重大突破。其中，永磁式直线电动机以其时间常数小、高频响应特性好、推力强度高、损耗低、控制比较容易等一系列特点在高速、高精密、高频响数控机床的进给驱动部件研究中具有明显的优势。,23.10.13,直线电机的特点在于直接产生直线运动，没有机械接触，结构简单，体积小；可提供很宽的速度范围，加速度很大，最大可达10g；运动平稳，精度和重复精度高；维护简单，使用寿命长。,23.10.13,23.10.13,二

31、、鉴相式伺服系统,鉴相式伺服系统是采用相位比较方法实现位置闭环及半闭环控制的伺服系统。如图，它主要由基准信号发生器、鉴相器、检测元件及其信号处理线路、脉冲调相器和执行元件等组成。,23.10.13,1、以旋转变压器为测量元件的半闭环伺服系统,2、以直线式感应同步器为测量元件的闭环伺服系统 3、以光栅为测量元件的数字相位比较伺服系统,23.10.13,三、鉴幅式伺服系统,鉴幅式伺服系统是以位置检测信号的幅值大小来反映机械位移的数值，并以此作为位置反馈信号与指令信号进行比较构成的闭环控制系统。该系统由测量元件及信号处理线路、数模转换器、比较器、驱动环节和执行元件五部分组成。,23.10.13,它与

32、鉴相式伺服系统的主要区别有两点：一是它的测量元件是以鉴幅式工作状态进行工作的，因此，用于鉴幅式伺服系统的测量元件有旋转变压器和感应同步器;二是比较器所比较的是数字脉冲量，而与之对应的鉴相式伺服系统的鉴相器所比较的是相位信号，故在鉴幅式伺服系统中，不需要基准信号，两数字脉冲量可直接在比较器中进行脉冲数量的比较。,脉冲比较器,23.10.13,四、数字、脉冲比较式伺服系统,随着数控技术的发展，在位置控制伺服系统中，采用数字脉冲的方法构成位置闭环控制，由于结构较为简单，受到了普遍的重视。目前应用较多的是以光栅和光电编码器作为位置检测装置的半闭环控制的脉冲比较伺服系统。其一般构成如下图所示。,23.1

33、0.13,闭环伺服系统分析,前面我们讨论了数控机床伺服系统的组成原理与实现方法，然而该系统要能真正实现预期的快速、准确及平稳驱动的要求，就要深入研究进给系统的静态和动态特性，尤其是其动态特性，对零件的轮廓加工精度有较大的影响；还有执行部件由于切削力等因素将产生静态的或动态的变位，因而降低了加工精度甚至产生系统颤振。这两点是从加工精度和加工能力来考虑的。除此以外，还要求系统必须是稳定的。而系统动态特性是与一些性能参数密切相关的，例如，对伺服系统的开环增益、阻尼系数、固有频率等参数对控制输出的稳态静度与动态性能影响很大。下面我们对这几个方面进行一些简单的分析。,23.10.13,23.10.13,

34、一、系统增益,23.10.13,23.10.13,23.10.13,五相五定子轴向分相反应式步进电机,23.10.13,160BF02型六相功率步进电机,图为160BF02型六相功率步进电机，电机的转子有40个齿，不分段由硅钢片叠成。步距角可以是1.5或0.75。功率步进电机的输出转矩大，绕组上的电流大。结构上采用径向与轴向分相相结合的形式，径向尺寸小，惯性小，散热好，而且没有磁漏。,23.10.13,步进电机与丝杠的联结,23.10.13,23.10.13,进给传动装置,23.10.13,开环驱动控制系统,23.10.13,环形分配器,环形分配器,23.10.13,环形分配器真值表,23.1

35、0.13,加减速电路的原理框图,23.10.13,功率放大器,单电压供电功放器 双电压供电功放器,23.10.13,鉴相式伺服系统,23.10.13,鉴幅式伺服系统,23.10.13,数字比较伺服系统,23.10.13,动画演示信息处理过程,23.10.13,动画演示脉冲细分,23.10.13,动画演示莫尔条纹,23.10.13,动画演示感应同步器,23.10.13,动画演示步进电机,23.10.13,华中HNC,23.10.13,SIEMENS,SIEMENSSINUMERIK,23.10.13,FANUC,FANUC,23.10.13,动画演示过切,23.10.13,动画演示跟随误差,23.10.13,编码器,23.10.13,光栅尺,23.10.13,圆光栅,23.10.13,按磁性标尺基体形状分类的各种磁尺,23.10.13,HEIDENHAIN增量式直线编码器,23.10.13,虎 钳,23.10.13,思考题与习题名词解释：,