西安交通大学：《数控技术》课程教学资源（PPT课件）第五章 伺服驱动系统

第五章 伺服驱动系统 5-11 概述 5-2 1 检测装置 5-3步进电动机及其驱动系统 5-4直流伺服电动机及其速度控制 5-5交流伺服电动机及其速度控制 5-6主轴驱动 5-7 位置控制

第五章 伺服驱动系统 5-1 概述 5-2 检测装置 5-3 步进电动机及其驱动系统 5-4 直流伺服电动机及其速度控制 5-5 交流伺服电动机及其速度控制 5-6 主轴驱动 5-7 位置控制

§5-1概述 合式 立式铣床

立式铣床 § 5-1 概述

加工中心 带制动器伺服电机 主轴电机 刀库刀具定位电机 机械手旋转定位电机 伺服电机

主轴电机 伺服电机 刀库刀具定位电机 机械手旋转定位电机 带制动器伺服电机 加工中心

传感器(Z) 电机(Z) 行程开关 主轴电机 立柱 CNC 工件 刀具 工作台(X) 功率放大 画0 工作台(Y)- 传感器(X) 电机(X) 电机(Y) 滚珠丝杠 传感器(Y) 驱动动力 反馈信号

伺服驱动系统(Servo System) 控制信号 CNC系统 驱动电机 光栅尺 反馈信号 检测装置 伺服驱动系统

伺服驱动系统（Servo System) CNC系统 驱动电机 检测装置 控制信号 反馈信号 光栅尺 伺服驱动系统

一、数控机床伺服系统的定义 伺服系统是一种以机械位置或角度作为控制对象 的自动控制系统。 CNC装置是数控机床的“大脑”，“指挥机构” 伺服系统是数控机床的“四肢”，“执行机构”。 伺服系统的组成 检测装置：感应同步器、旋转变压器、光栅、脉冲编码 器等。 驱动电机：步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电 动机

一、数控机床伺服系统的定义 伺服系统是一种以机械位置或角度作为控制对象 的自动控制系统。 CNC装置是数控机床的“大脑” ， “指挥机构” 伺服系统是数控机床的“四肢” ， “执行机构”。 伺服系统的组成 检测装置：感应同步器、旋转变压器、光栅、脉冲编码 器等。 驱动电机：步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电 动机

数控加工与传统加工的比较 传统加工 工序卡 工艺分折 数拉加 工程序 数拉加工 本质区别 >1 由人操作，机床进给系统能保证切削过程继续进行，不能 控制执行件的位移和轨迹. ~由CNC装置按照零件程序完成零件的加工。能精确地控 制执行件的速度、方向、和位置，且可使几个执行件按一 定的运动规律合成轨迹

数控加工与传统加工的比较 本质区别 ➢ 由人操作，机床进给系统能保证切削过程继续进行，不能 控制执行件的位移和轨迹. ➢ 由CNC装置按照零件程序完成零件的加工。能精确地控 制执行件的速度、方向、和位置，且可使几个执行件按一 定的运动规律合成轨迹

二、数控机床伺服系统的分类 1、按伺服系统控制方式分 >开环系统步进电机，无位置反馈，投资低，精度低 >闭环系统直接测量实际位移进行反馈，精度高 >半团环系统间接测量位移进行反馈，精度低于闭环 2、按控制对象和使用目的不同分 >进给伺服系统控制各坐标轴的切削进给运动 >主轴驱动伺服系统控制主轴的旋转运动 >辅助伺服系统控制刀库、料库等辅助系统的运动，多采 用建议的位置控制

二、数控机床伺服系统的分类 1、按伺服系统控制方式分 ➢开环系统 步进电机，无位置反馈，投资低，精度低 ➢闭环系统 直接测量实际位移进行反馈，精度高 ➢半闭环系统 间接测量位移进行反馈，精度低于闭环 2、按控制对象和使用目的不同分 ➢进给伺服系统 控制各坐标轴的切削进给运动 ➢主轴驱动伺服系统 控制主轴的旋转运动 ➢辅助伺服系统 控制刀库、料库等辅助系统的运动，多采 用建议的位置控制

二、数控机床伺服系统的分类（续） 3、按反馈比较控制方式分 >脉冲比较伺服系统 >相位比较伺服系统 >幅值比较伺服系统 >全数字伺服系统。 4、按所用驱动元件的类型分 >步进电动机驱动系统 >直流伺服驱动系统 >交流伺服驱动系统 直线电动机驱动系统

二、数控机床伺服系统的分类（续） 3、按反馈比较控制方式分 ➢ 脉冲比较伺服系统 ➢ 相位比较伺服系统 ➢ 幅值比较伺服系统 ➢ 全数字伺服系统。 4、按所用驱动元件的类型分 ➢ 步进电动机驱动系统 ➢ 直流伺服驱动系统 ➢ 交流伺服驱动系统 ➢ 直线电动机驱动系统

三、数控机床对伺服系统的要求 >高精度要求定位准确（定位误差持别是重复定位误差要 小)，跟随精度高（跟随误差小）。一般定位精度要求达到 μm级，高的达0.01~0.005μm。 > 灵敏度高，响应快提高生产率和保证加工质量，一般 电机升降速过渡过程，时间在0.2s以下。另外，当负载突变 时，要求速度的恢复时间短，且无振荡，这样才能得到光滑 的加工表面。 。调速范围宽 保证在任何情况下都能得到最佳切削条件和 加工质量，一般要求调速范围：最低转速/最高转速 =1/1000~1/10000,且通常是无级调速。 >低速大转矩一般是在低速进行重切削，所以在低速时进 给驱动要有大的转矩输出。 >可靠性高对环境的适应性强，性能稳定，使用寿命长

三、数控机床对伺服系统的要求 ➢ 高精度 要求定位准确（定位误差持别是重复定位误差要 小），跟随精度高（跟随误差小）。一般定位精度要求达到 mm级，高的达0.01~0.005 mm。 ➢ 灵敏度高，响应快 提高生产率和保证加工质量，一般 电机升降速过渡过程，时间在0.2s以下。另外，当负载突变 时，要求速度的恢复时间短，且无振荡，这样才能得到光滑 的加工表面。 ➢ 调速范围宽 保证在任何情况下都能得到最佳切削条件和 加工质量，一般要求调速范围 ：最低转速/最高转速 =1/1000~1/10000，且通常是无级调速。 ➢ 低速大转矩 一般是在低速进行重切削，所以在低速时进 给驱动要有大的转矩输出。 ➢ 可靠性高 对环境的适应性强，性能稳定，使用寿命长