机械工程学院：《数控技术及装备》数控机床伺服驱动及控制技术

数控机床伺服驱动及控制技术 伺服电机在数控机床上的应用 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

数控机床伺服驱动及控制技术 伺服电机在数控机床上的应用 主轴电机 带制动器伺服电机 伺服电机 刀库刀具定位电机 机械手旋转定位电机

数控机床伺服驱动及控制技术 控制方式 数控机床电机驱动主要指对机床的工作台和主轴的控制。其控制方式有三种,如 下表 方式 位置传感器 特点 开环 控制简单,精度 不高 半闭环 脉冲编码器,旋转变压器控制方便,调试 简单,精度较高 闭环 直线传感器(感应同步器,控制调试比较复 磁尺,直线光栅,激光)杂,精度高 混合式 旋转变压器十(感应同步器,控制调试复杂 磁尺,直线光栅,激光)精度高,适合较 大型机床

数控机床伺服驱动及控制技术 控制方式 数控机床电机驱动主要指对机床的工作台和主轴的控制。其控制方式有三种，如 下表 方式 位置传感器 特点 1 开环 控制简单，精度 不高 2 半闭环 脉冲编码器，旋转变压器 控制方便，调试 简单，精度较高 3 闭环 直线传感器（感应同步器， 磁尺，直线光栅，激光） 控制调试比较复 杂，精度高 4 混合式 旋转变压器＋（感应同步器， 磁尺，直线光栅，激光） 控制调试复杂， 精度高，适合较 大型机床

数控机床伺服驱动及控制技术 开环控制 工作台 NC指令 步进电机驱动器步进电机w

数控机床伺服驱动及控制技术 开环控制 NC指令 步进电机 工作台 步进电机驱动器

数控机床伺服驱动及控制技术 半闭环控制 工作台 NC指令 位置控制「速度控制 电机X 传感器

数控机床伺服驱动及控制技术 半闭环控制 NC指令 位置控制 速度控制 电机 工作台 传感器

数控机床伺服驱动及控制技术 全闭环控制 工作台 NC指令 位置控制速度控制 电机W 测速发电机

数控机床伺服驱动及控制技术 全闭环控制 NC指令 位置控制 速度控制 电机 工作台 测速发电机

数控机床伺服驱动及控制技术 混合式控制 工作台 指令 位置控制速度控制 电机W 测速机 旋变 比较器

数控机床伺服驱动及控制技术 混合式控制 NC指令 位置控制 速度控制 电机 工作台 比较器 测速机 旋变

数控机床伺服驱动及控制技术 伺服电机的控制原理(1) 直流电机的原理 N 直流电机工作原理:根据弗来名左手定则,在磁场中通电导线产生运动。 线卷通电流,炭刷在几何中心线,产生的转子磁场与定子磁场相垂直。为了保持线卷的转向不变。 其中的电流交变

N S N S 数控机床伺服驱动及控制技术 伺服电机的控制原理（1） 直流电机的原理 直流电机工作原理：根据弗来名左手定则，在磁场中通电导线产生运动。 线卷通电流，炭刷在几何中心线，产生的转子磁场与定子磁场相垂直。为了保持线卷的转向不变。 其中的电流交变

数控机床伺服驱动及控制技术 伺服电机的控制原理(2) 交流电机的原理如下: (1)未通电流 (2)S线卷通电流 (3)T线卷通电流 根据上面的分析,交流伺服电机和同步电机的构造相似。根据弗来名左手定则,在磁场中通电 导线产生运动。它的控制是通过放大器把直流变成可变频的交流,它和一般异步机,同步机 不同,这种变频器的输出频率是受安装在同步机转子轴上的位置传感器所控制。每当电机转 过一对磁极,逆变器的交流电输出相应交变一个周期,这是一种“自控式变频器”,它保 证变频器的输出频率和电机的转速始终保持同步,而不失步

数控机床伺服驱动及控制技术 伺服电机的控制原理（2） 交流电机的原理如下： （1）未通电流 （2）S 线卷通电流 （3）T 线卷通电流 根据上面的分析，交流伺服电机和同步电机的构造相似。根据弗来名左手定则，在磁场中通电 导线产生运动。它的控制是通过放大器把直流变成可变频的交流，它和一般异步机，同步机 不同，这种变频器的输出频率是受安装在同步机转子轴上的位置传感器所控制。每当电机转 过一对磁极，逆变器的交流电输出相应交变一个周期，这是一种“ 自控式变频器 ”，它保 证变频器的输出频率和电机的转速始终保持同步，而不失步。 T2 S1 R2 S2‘ T1 R1 N S T2 S1 R2 S2‘ T1 R1 T2 S1 R2 S2‘ T1 R1

数控机床伺服驱动及控制技术 伺服电机的控制原理(3) 直流电机与交流电机的区别 DC电机 AC电机 构造定子为磁场部分,转子为旋转线卷部定子为旋转线卷部分,转子为磁场部 分 分, 换流靠机械换流 测量转子位置,控制换流 传感器旋变,编码器,感应同步器等 绝对编码器 工作原理输出转矩大小决定于定子磁势与转子输出转矩大小决定于定子磁势与转子 磁势的夹角,这夹角由炭刷的位置决磁势的夹角,这夹角由转子位置决定 定 特性有火花,不易高速,机械换流容易损|无火花,高速可高转矩输出。可达到 坏,定期换炭刷。 无维修

数控机床伺服驱动及控制技术 伺服电机的控制原理（3） DC 电机 AC 电机 构造 定子为磁场部分，转子为旋转线卷部 分。 定子为旋转线卷部分，转子为磁场部 分， 换流 靠机械换流 测量转子位置，控制换流 传感器 旋变，编码器，感应同步器等 绝对编码器 工作原理 输出转矩大小决定于定子磁势与转子 磁势的夹角，这夹角由炭刷的位置决 定 输出转矩大小决定于定子磁势与转子 磁势的夹角，这夹角由转子位置决定 特性 有火花，不易高速，机械换流容易损 坏，定期换炭刷。 无火花，高速可高转矩输出。可达到 无维修。 直流电机与交流电机的区别

数控机床伺服驱动及控制技术 伺服电机的控制原理(4) 实际的 FANUC伺服电机结构图 6人×8 横剖面图 1,定子2,磁铁3,通风孔4,轴 1,定子2,磁铁3,压板4,绕组 实际的 FANUC伺服电机是8极的,其转速为N(min1), 5,编码器6,出线 N=(28)x60=15例如,当f80Hz,N=15x80=1200(mn1);

数控机床伺服驱动及控制技术 伺服电机的控制原理（4） 实际的FANUC伺服电机结构图 纵剖面图 横剖面图 1，定子 2，磁铁 3，通风孔 4，轴 1，定子 2，磁铁 3，压板 4，绕组 实际的FANUC伺服电机是8极的，其转速为N （ min-1 ）， 5，编码器 6，出线 N＝(2f/8)x60=15f, 例如，当f=80Hz, N=15x80=1200 （ min-1 ）;