《數控機床原理》(2)幻燈片本課件PPT僅供大家學習使用學習完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學習使用學習完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學習使用學習完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學習使用學習完請自行刪除，謝謝！4.1數控機床伺服系統概述伺服系統是以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統，是一種位置隨動系統。數控機床的伺服系統有兩種，即進給伺服系統與主軸伺服系統。4.1.1伺服系統的組成雙閉環系統，內環是速度環，外環是位置環。4.1.2數控機床對伺服系統的要求1．進給調速范圍寬最高轉速與最低轉速之比。2．位置精度高保證數控機床的定位精度和進給跟蹤精度。閉環伺服系統的分辨率可以到達1m，數控裝置的分辨率可以達0.1m。3．速度響應快4．低速大轉矩伺服驅動系統在低速進給時，要有大的輸出轉矩。4.1.3伺服系統的分類1．按有無反響分類〔1〕開環伺服系統開環伺服系統無位置反響裝置，是數控機床中最簡單的伺服系統。圖4.2開環伺服系統〔2〕閉環伺服系統閉環伺服系統是誤差控制隨動系統。圖4.3閉環伺服系統〔3〕半閉環伺服系統圖4.4半閉環伺服系統2．按驅動裝置類型分類〔1〕電液伺服系統〔2〕電氣伺服系統3．按進給驅動和主軸驅動分類〔1〕進給伺服系統〔2〕主軸伺服系統4．按反響比較控制方式分類〔1〕脈沖、數字比較伺服系統〔2〕相位比較伺服系統〔3〕幅值比較伺服系統〔4〕全數字伺服系統4.2直流伺服系統4.2.1直流伺服電機分類1．高速直流伺服電動機2．低速大扭矩寬調速電動機4.2.2永磁直流伺服電動機1．永磁直流伺服電機的構造與特點圖4.8永磁式直流寬調速伺服電動機2．永磁直流伺服電機的選用〔1〕對直流伺服電機的要求〔2〕直流伺服電動機的選用4.2.3直流伺服系統主電路4.2.4晶閘管觸發電路4.2.5直流電機晶閘管供電的速度控制系統4.2.6晶體管直流脈寬〔PWM〕調速系統4.3交流伺服系統4.3.1交流伺服電機固有缺點，如電刷和換向器易于磨損，需經常維護；換向時換向器會產生火花，直流電機構造復雜，制造困難，交流電機的輸出功率可比直流電機提高10％～70％。此外，交流電機的容量可比直流電機做得大。1．交流伺服電機的分類和特點〔1〕異步交流伺服電機〔IM〕〔2〕同步交流伺服電機〔SM〕2．永磁式交流伺服電機〔1〕構造永磁式交流伺服電機由定子、轉子和檢測元件三局部組成。如圖4.26、圖4.27所示。圖4.26永磁交流伺服電機橫截面圖4.27永磁交流伺服電機縱剖面〔2〕工作原理〔3〕永磁式伺服電機的性能①永磁式伺服電機的性能可用轉矩—速度特性曲線描述。②高可靠性。③主要損耗在定子繞組與鐵心上，故散熱容易，便于安裝時采取熱保護措施；而直流電機損耗主要在轉子上，散熱困難。④轉子慣量小，其構造允許高速工作。⑤體積小、質量輕。4.3.2交流永磁電機調速系統1．交流電機的一般調速方法2．交流變頻調速系統3．交流永磁同步電機調速系統4.3.3交流主軸驅動系統1．交流主軸電機2．幾種新型主軸電機3．交流主軸電機的控制方法4．主軸準停控制4.4位置檢測裝置4.4.1數控機床對檢測元件的要求與檢測元件的分類主要要求是：①壽命長，可靠性高，抗干擾能力強；②滿足精度和速度要求；③使用維護方便，適合機床運行環境；④本錢低；⑤便于與計算機聯接。常用位置檢測元件主要有脈沖編碼器、旋轉變壓器、感應同步器和光柵。4.4.2旋轉變壓器1．旋轉變壓器的工作原理2．旋轉變壓器的工作方式4.4.3脈沖編碼器脈沖編碼器是一種旋轉式脈沖發生器。1．脈沖編碼器的工作原理圖4.45光電盤工作原理示意圖2．脈沖編碼器構造3．絕對值脈沖編碼器通過讀取編碼盤上的圖案確定軸的位置。圖4.48光電絕對值編碼器4.4.4光柵〔1〕直線光柵〔即長光柵〕①玻璃透射光柵。②金屬反射光柵。〔2〕圓光柵〔3〕計量光柵的精度2．工作原理〔a〕構造圖〔b〕輸出波形圖4.51透射直線式光柵原理圖