华中科技大学：《数控技术》课程教学资源（PPT课件）第4章 进给伺服驱动系统 4.1 概述

第4章 进给伺服驱动华统 4.1 概述 4.2 位置检测装置 4.3 进给电机及驱动 4.4进给伺服系统的控制原理和方法

1 第4章 进给伺服驱动系统 4.1 概述 4.2 位置检测装置 4.3 进给电机及驱动 4.4 进给伺服系统的控制原理和方法

4.1概述 进给伺服系统(Feed Servo System) 定义一以移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制 系统。 作用：是数控装置和机床机械传动部件的连接环节，是 数控机床的重要组成部分。 功能：接受数控装置发来的指令信号，信号经变换和放 大由执行元件（伺服电机）将其转变为角位移或直线位 移，从而实现驱动数控机床各运动部件的进给运动。 2

2 4.1 概述 进给伺服系统(Feed Servo System) 定义—以移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制 系统。 作用：是数控装置和机床机械传动部件的连接环节，是 数控机床的重要组成部分。 功能：接受数控装置发来的指令信号，信号经变换和放 大由执行元件（伺服电机）将其转变为角位移或直线位 移，从而实现驱动数控机床各运动部件的进给运动

4.1概述 进给伺服系统(Feed Servo System) 组成一般由控制调节器、功率驱动装置、检测反馈装置 和伺服电机四部分组成 指令信号 伺服电机 控制调节器 功率驱动装置 M 工作台 检测反馈 装置 3

3 进给伺服系统(Feed Servo System) 组成—般由控制调节器、功率驱动装置、检测反馈装置 和伺服电机四部分组成 4.1 概述

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4 4.1 概述

4.1概述 4.1.1数控机床对进给伺服驱动系统的要求 1.位置精度要高 静态（尺寸精度）：定位精度和重复定位精度要高， 即定位误差和重复定位误差要小。高档数控机床微米级， 超精密机床亚微米级。 动态（轮廓精度）：跟随精度，这是动态性能指标， 用跟随误差表示。 灵敏度要高：有足够高的分辩率。 5

5 1. 位置精度要高 静态（尺寸精度）：定位精度和重复定位精度要高， 即定位误差和重复定位误差要小。高档数控机床微米级， 超精密机床亚微米级。 动态（轮廓精度）：跟随精度，这是动态性能指标， 用跟随误差表示。 灵敏度要高：有足够高的分辩率。 4.1 概述 4.1.1 数控机床对进给伺服驱动系统的要求

4.1概述 2.响应要快 加工过程中，进给伺服驱动系统↑F 跟踪指令信号的速度要快，过渡时 间要短，且无超调，这样跟随误差 才小。否则对机械部件不利，有害 于加工质量。 过渡过程一般应在几十毫秒以内。 6

6 2. 响应要快 加工过程中，进给伺服驱动系统 跟踪指令信号的速度要快，过渡时 间要短，且无超调，这样跟随误差 才小。否则对机械部件不利，有害 于加工质量。 过渡过程一般应在几十毫秒以内。 t F tp 4.1 概述

4.1概述 3.调速范围要宽 调速范围是指电机在额定负载时所能提供的最高转速 和最低转速之比。 为保证在任何切削条件下都能获得最佳的切削速度， 要求进给伺服驱动系统必须提供较大的调速范围，一般 调速范围应达到1：2000。现有的高性能进给伺服系统已 具备无级调速，且调速范围在1：10000以上。 速度稳定性：指输出速度的波动要少，尤其是在低速 时的平稳性显得特别重要。 7

7 3. 调速范围要宽 调速范围是指电机在额定负载时所能提供的最高转速 和最低转速之比。 为保证在任何切削条件下都能获得最佳的切削速度， 要求进给伺服驱动系统必须提供较大的调速范围，一般 调速范围应达到1︰2000。现有的高性能进给伺服系统已 具备无级调速，且调速范围在1︰10000以上。 速度稳定性：指输出速度的波动要少，尤其是在低速 时的平稳性显得特别重要。 4.1 概述

4.1概述 4.工作稳定性好 工作稳定性是指伺服系统在突变指令信号或外界干扰 的作用下，能够快速达到新的平衡状态或恢复原有平衡 状态的能力。工作稳定性越好，机床运动平稳性越高， 工件的加工质量就越好。 8

8 4. 工作稳定性好 工作稳定性是指伺服系统在突变指令信号或外界干扰 的作用下，能够快速达到新的平衡状态或恢复原有平衡 状态的能力。工作稳定性越好，机床运动平稳性越高， 工件的加工质量就越好。 4.1 概述

4.1概述 5.低速转矩要大 在切削加工中，粗加工一般要求低进给速度、大切 削量，为此，要求进给伺服驱动系统在低速进给时输 出足够大的转矩，提供良好的切削能力。 6.能可逆运行和频繁灵活启停。 7.可靠性高 9

9 5. 低速转矩要大 在切削加工中，粗加工一般要求低进给速度、大切 削量，为此，要求进给伺服驱动系统在低速进给时输 出足够大的转矩，提供良好的切削能力。 6. 能可逆运行和频繁灵活启停。 7. 可靠性高 4.1 概述

4.1概述 4.1.2进给伺服驱动系统的分类 1.按有无位置检测反馈装置分 开环、半闭环和闭环控制系统， 2.按驱动电机的类型分 步进电机、直流电机、交流电机和直线电机、音 圈电机进给伺服驱动系统， 10

10 1. 按有无位置检测反馈装置分 开环、半闭环和闭环控制系统. 2. 按驱动电机的类型分 步进电机、直流电机、交流电机和直线电机、音 圈电机进给伺服驱动系统. 4.1.2 进给伺服驱动系统的分类 4.1 概述