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1、第七部分数控机床进给伺服系统的控制原理1. 数控机床进给运动伺服系统的分类和特点。数控机床进给运动伺服系统可以分为开环系统和闭环 (半闭环)系统。在开环 系统中不进行位置和速度的检测，构成这样的系统成本较低，但它的缺点是一旦 产生误差，就会逐渐积累。开环系统采用步进电动机或电液脉冲马达作为动力源。 与开环系统相比，闭环(半闭环)系统在系统硬件构成上要用位置检测元器件和比 较器。从控制原理上讲，闭环与半闭环系统没有什么差别。闭环系统沿导轨移动方向安装位移传感器， 直接测量工作台的位移；而半闭 环系统则把角位移传感器安装在滚珠丝杠端部测量其角位移，不能反映工作台位 移部分的误差。2. 数控机床的进
2、给位置指令由CN装置通过插补运算得到。3. 开环伺服系统(1) 开环伺服系统的结构：开环系统无位置反馈元器件，其驱动动力源将数字脉冲转换为角位移， 不用 位置检测元件定位，而是靠驱动元件本身。开环伺服系统转过的角度正比于指令 脉冲的个数，运动速度由进给脉冲频率决定。开环系统的结构简单，易于控制，但精度差，低速不平稳，高速扭矩小。一 般用于轻载且负载变化不大的场合，或经济型数控机床上。(2) 系统工作原理：开环系统驱动控制线路接受来自数控机床控制系统的进给脉冲信号， 并将该 信号转换为控制步进电动机定子各绕组依次通电、 断电的信号，使步进电动机运 转。步进电动机的转子与机床丝杠连在一起， 转子带
3、动丝杠转动，丝杠转动使工 作台产生移动。包括：a. 工作台位移量的控制，即进给脉冲数 N，定子绕组通电状态变化次数N 步进电动机转子的转角工作台位移量L。b. 工作台进给速度的控制，即进给脉冲的频率f、定子绕组通电状态的变化频率f 步进电动机转子的转速工作台进给速度Lc. 工作台运动方向的控制改变定子绕组的通电顺序就可使步进电动机正转或反转，从而改变工作台进给方向。(3)提高步进系统精度的措施：步进系统是一个开环系统，要提高系统的工作精度，应从几个方面考虑，如 改善步进电动机的性能，减小步距角；采用精密传动副，减小传动链中的传动间 隙等，但这些因素常因结构工艺的关系而受到一定的限制。在这种情况下可从控制线路采取一些措施弥补其不足。三种常见的提高系统精度的方法为：a. 细分线路细分线路就是把步进电动机的一步再分得细一些，来减小步距b. 反向间隙补偿减小传动链中的间隙可采用间隙补偿线路， 其基本工作原理 是根据实际测得传动间隙的大小 ，每当出现反向位置时， 用补充固定的脉冲数 来克服。c. 混合伺服系统对于精度要求高的大型数控机床， 采用混合伺服系统，即在 工作台上装有反馈元件感应同步器进行检测， 校正机械误差。 当系统中没有传动 误差时，只有开环部分工作。 当出现传动误差时， 由反馈回路给出一定的附加脉 冲，补偿其误差。
