《数控机床电气控制》第四章 数控机床运动控制与位置检测

第四章数控机床运动控制与位置检测 234 概进主检 述给轴测 驱驱元 动动件

第四章数控机床运动控制与位置检测 4.1 概述 4.2 进给驱动 4.3 主轴驱动 4.4 检测元件

第四章数控机床运动控制与位置检测 4.1概述 >4.1.1服系统的基本概念

第 四 章 数 控 机 床 运 动 控 制 与 位 置 检 测 ➢4．1概述 ➢4.1.1伺服系统的基本概念

第 耍>在数控机床中,伺服系统是以机床的 移动部件(如工作台)的位置和速度 数作为控制量的自动控制系统。它又称 摇为随动系统或何服机构。CNC控制 器经过插补运算生成的进给脉冲或进 运给位移量指令输入到伺服系统,由伺 动服系统驱动机械执行部件,带动机床 葡工作台的位移和主轴的运动。伺服系 充作为数控机床的重要组成部分,其 位‖本身的性能直接影响了整个数控机床 置 检 的精度和速度等技术指标。 测

第 四 章 数 控 机 床 运 动 控 制 与 位 置 检 测 ➢在数控机床中，伺服系统是以机床的 移动部件（如工作台）的位置和速度 作为控制量的自动控制系统。它又称 为随动系统或伺服机构。CNC控制 器经过插补运算生成的进给脉冲或进 给位移量指令输入到伺服系统，由伺 服系统驱动机械执行部件，带动机床 工作台的位移和主轴的运动。伺服系 统作为数控机床的重要组成部分，其 本身的性能直接影响了整个数控机床 的精度和速度等技术指标

第 章>数控机床的伺服系统主要有两种 数进给伺服系统和主轴伺服系统, 进给伺服系统是一种高精度的位 |置跟踪与定位系统。它的性能决 动/定了数控机床的最大进给速度, 运 控定位精度等。主轴伺服系统控制 制机床主轴的旋转运动,随着高速 位‖加工技术的发展,对主轴伺服系 曩统的要求也越来越高。 测

第 四 章 数 控 机 床 运 动 控 制 与 位 置 检 测 ➢数控机床的伺服系统主要有两种： 进给伺服系统和主轴伺服系统， 进给伺服系统是一种高精度的位 置跟踪与定位系统。它的性能决 定了数控机床的最大进给速度， 定位精度等。主轴伺服系统控制 机床主轴的旋转运动，随着高速 加工技术的发展，对主轴伺服系 统的要求也越来越高

第 四|41对伺服系统的基本要求 数>随着数控技术的不断发展,数控机床 控对伺服系统提出了很高的要求 般 机对间服系统有如下要求 运>(1)精度高、伺服系统要具有较好 动 控的定位精度和轮廓加工精度,定位精 制‖度一般为001-0001mm,甚至 写0.1um. 位 置 检 测

第 四 章 数 控 机 床 运 动 控 制 与 位 置 检 测 ➢4.1.2对伺服系统的基本要求 ➢随着数控技术的不断发展，数控机床 对伺服系统提出了很高的要求。一般 对伺服系统有如下要求： ➢（1）精度高、伺服系统要具有较好 的定位精度和轮廓加工精度，定位精 度一般为0.01—0.001mm，甚至 0.1um

第 章/(2)快速响应,为了提高生产率和 数保证加工精度,要求伺服系统跟踪 指令信号的响应要快。这一方面要 控机床运动控 求过渡过程时间短,一般在200ms 以内,甚至小于几十毫秒;另一方 面要求超调小,否则将形成过切, 影响加工质量。同时,要求系统的 与‖相对稳定性好,当系统受到干扰时, 位‖振荡小,恢复时间快 置 检 测

第 四 章 数 控 机 床 运 动 控 制 与 位 置 检 测 ➢（2）快速响应，为了提高生产率和 保证加工精度，要求伺服系统跟踪 指令信号的响应要快。这一方面要 求过渡过程时间短，一般在200ms 以内，甚至小于几十毫秒；另一方 面要求超调小，否则将形成过切， 影响加工质量。同时，要求系统的 相对稳定性好，当系统受到干扰时， 振荡小，恢复时间快

第 (3)调速范围宽, 章\在数控机床中,要求进给伺服系统的速 教度达到124000m的范围,要求速 机度均匀、稳定、无爬行、速降小。在零 床速时,要求电机有电磁转矩,以维持定 运‖位精度。对主轴伺服系统一般要求 动 1:100—1000范围内的恒转矩调速和1 制‖10以上的恒功率调速,且有足够大的输 与‖出功率。 位 置 检 测

第 四 章 数 控 机 床 运 动 控 制 与 位 置 检 测 ➢ （3）调速范围宽， ➢ 在数控机床中，要求进给伺服系统的速 度达到1-24000mm/min的范围，要求速 度均匀、稳定、无爬行、速降小。在零 速时，要求电机有电磁转矩，以维持定 位精度。对主轴伺服系统一般要求 1:100——1000范围内的恒转矩调速和1： 10以上的恒功率调速，且有足够大的输 出功率

第四章数控机床运动控 随着高速加工技术的发展,要求 主轴具有更高的转速,如当前国 内外生产的电主轴,最高转速从 10000r/min到150000min 一制与位置检测

第 四 章 数 控 机 床 运 动 控 制 与 位 置 检 测 ➢随着高速加工技术的发展，要求 主轴具有更高的转速，如当前国 内外生产的电主轴，最高转速从 10000r /min到150000r/min

第四章数控机床运动控 >4.1.3伺服控制系统的分类 >1.按控制方式分类 按控制方式分类,位置控制系统 可分为开环、半闭环和闭环三种。 一制与位置检测

第 四 章 数 控 机 床 运 动 控 制 与 位 置 检 测 ➢4.1.3伺服控制系统的分类 ➢1．按控制方式分类 ➢按控制方式分类，位置控制系统 可分为开环、半闭环和闭环三种

第四章数控机床运动控制与位置检测 开环数控系统结构示意图 人机 微机 步进电动机 步进 科番 物|燥畅

第四章数控机床运动控制与位置检测 ➢ 开环数控系统结构示意图