第四部分进给伺服系统

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1、第四部分第四部分 进给伺服系统进给伺服系统第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统贴回刽钦奋催疽肋湛钨填癣泵拢谦摇湛俊峪郸乱弓选算坞潞盂滨垂膨林蜘第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/20241数数控控技技术术第四章第四章 进给伺服系统进给伺服系统 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置检测装置 第三节第三节 进给伺服驱动系统进给伺服驱动系统 第四节第四节 典型进给伺服系统典型进给伺服系统( (位置控制位置控制) ) 第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析 第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的

2、影响伺服系统的特性对加工精度的影响 第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统挚碗蓄柠励矩渝邪呸叭噪调蒜心拱障零直祭坚屁匈啦余谐氯楚拾讽船碍凸第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/20242数数控控技技术术第四章第四章 进给伺服系统进给伺服系统 内容提要内容提要 本章将详细讨论进给伺服系统的软件硬件结构；进给伺服系统基本功能的原理及实现方法。第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统属冈拼足中牺巫趾浅市样靛悄赌滞刺煞府绍孝装仕卷凡席赦凭哄挝植糙舷第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/20243数数控控技技术

3、术 进给伺服系统是数控系统主要的子系统。如果说CNC装置是数控系统的“大脑”，是发布“命令”的“指挥所”，那么进给伺服系统则是数控系统的“四肢”，是一种“执行机构”。它忠实地执行由CNC装置发来的运动命令，精确控制执行部件的运动方向，进给速度与位移量。第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第四章第四章 进给伺服系统进给伺服系统潍停等巍蜂当轻筏随浑寿唇晃榆抗若漂挎哼评笆潮抿忌承封槐怜浊娃怒洒第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/20244数数控控技技术术第一节第一节 概概 述述第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统

4、统彻壬际微幅未您焉短朋谗桥痰物睁恤寻驳刽崔捅牧蓝桑染莽擎冶识泰锁彻第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/20245数数控控技技术术第一节第一节 概述概述一. 进给伺服系统的定义及组成进给伺服系统的定义及组成1 1、定义：、定义：、定义：、定义： 进给伺服系统进给伺服系统(Feed Servo System)(Feed Servo System)以移动部以移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统。件的位置和速度作为控制量的自动控制系统。 2 2、组成：、组成：、组成：、组成： 进进给给伺伺服服系系统统主主要要由由以以下下几几个个部部分分组组成成：位位置置控控 制制单单元元；速速度

5、度控控制制单单元元；驱驱动动元元件件( (电电机机) )；检检测测与与反反馈单元；机械执行部件。馈单元；机械执行部件。第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统最冻污也娇翌籽南鞋疲萄渴表姿钩噬接仍搬詹胶抽叼份稼减沏仆洛儿膳之第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/20246数数控控技技术术位置控制调节位置控制调节器器速度控制速度控制调节与驱动调节与驱动检测与反馈单元检测与反馈单元位置控制单元位置控制单元速度控制单元速度控制单元+-电机电机机械执行部件机械执行部件CNC插补插补指令指令实际实际位置位置反馈反馈实际实际速度速度反馈反馈第一节第一节 概述概述

6、第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统掉柯于泛锦吊栏滋卿观梨哗减脾罚朱彻秆鸦二档题曲吻沟柠颂哑羌饼舶晨第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/20247数数控控技技术术二、二、NC机床对数控进给伺服系统的要求机床对数控进给伺服系统的要求1.调速范围要宽且要有良好的稳定性(在调速范围内) 调速范围调速范围调速范围调速范围： 一般要求：一般要求： 稳定性稳定性稳定性稳定性：指输出速度的波动要少，尤其是在低：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。速时的平稳性显得特别重要。第一节第一节 概述概述第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给

7、伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统樟挟蓖山聘贸柏寐串嘻宁窜理栽拱整雌畏钝娟拼克洲尽厢姻喇续贡偷弄财第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/20248数数控控技技术术 输出位置精度要高q 静态：静态：静态：静态：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。(尺寸精度)q 动态：动态：动态：动态：跟随精度，这是动态性能指标，用跟随误差表示。 (轮廓精度) q 灵敏度要高，有足够高的分辩率。第一节第一节 概述概述第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统加槽懈废淆拷冗疏流卧激讫秋褒盈雇谍凳晴酚妹等托甲凝宪叫郴专饼沟溶第四部分进给伺服系统第四部分进

8、给伺服系统7/25/20249数数控控技技术术 负载特性要硬 在系统负载范围内，在系统负载范围内，qq当负载变化时，输出速当负载变化时，输出速度应基本不变。即度应基本不变。即 F F尽尽可能小；可能小；qq当负载突变时，要求速当负载突变时，要求速度的恢复时间短且无振度的恢复时间短且无振荡。即荡。即 t t尽可能短；尽可能短；qq应有足够的过载能力。应有足够的过载能力。 这是要求伺服系统有良好的静这是要求伺服系统有良好的静态与动态刚度。态与动态刚度。 t F t F第一节第一节 概述概述第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统枉钝拇封痛铲袁龚纳迈举摧玉孪滩缓蜗祟

9、姐步楔迎怜抉饮马豌寒涎瓦歪滓第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202410数数控控技技术术 响应速度快且无超调 这是对伺服系统动态性能的要求，即在无超调的前提下，执行部件的运动速度的建立时间 t tp p 应尽可能短。 通常要求从 0Fmax（Fmax0），其时间应小于200ms，且不能有超调，否则对机械部件不利，有害于加工质量。 t F tp第一节第一节 概述概述第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统噪非虑晚刊臣听峰泌社涛纽挂鳖酌片晨皋做朗高霖塞理件懂倍咽含恩亏妖第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202411数数控控技技术术

10、 能可逆运行和频繁灵活启停。 系统的可靠性高，维护使用方便，成本低。系统的可靠性高，维护使用方便，成本低。 综上所述：综上所述：q对伺服系统的要求包括静态和动态特性两方面；对伺服系统的要求包括静态和动态特性两方面；q对高精度的数控机床，对其动态性能的要求更对高精度的数控机床，对其动态性能的要求更严。严。第一节第一节 概述概述第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统赛菲卧斡赋钮兵潞吹谬溉瞅藐框衔步阉踪危标管振穗靠术邪鲤尾涌札遏弯第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202412数数控控技技术术第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置

11、检测装置第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统捣肛疹抹蜂妥枚封喀肤述育遂褪处陕拥趟旗筐挎走床锑档醛蓑驳痉援肠脂第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202413数数控控技技术术第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置检测装置一、概、概 述述 组成组成组成组成：位置测量装置是由检测元件（传感器）和信号处理装置组成的。 作用作用作用作用：实时测量执行部件的位移和速度信号，并变换成位置控制单元所要求的信号形式，将运动部件现实位置反馈到位置控制单元，以实施闭环控制。它是闭环、半闭环进给伺服系统的重要组成部分。 闭环数控机床的加工精度在很

12、大程度上是由位置检测装置的精度决定的，在设计数控机床进给伺服系统，尤其是高精度进给伺服系统时，必须精心选择位置检测装置。第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统嗜檬整卢改躺淋疾闪钝娱臆赚布琵迄鉴翠惧搪挡瞬艾别傈技咐后岂马颖堑第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202414数数控控技技术术1.进给伺服系统对位置测量装置的要求qq高可靠性和高抗干扰性高可靠性和高抗干扰性高可靠性和高抗干扰性高可靠性和高抗干扰性：受受温温度度、湿湿度度的的影影响响小小，工工作作可可靠靠，精精度度保保持持性性好好，抗抗干扰能力强；干扰能力强；qq能满足精度和速度的要求能满

13、足精度和速度的要求能满足精度和速度的要求能满足精度和速度的要求：位位置置检检测测装装置置分分辨辨率率应应高高于于数数控控机机床床的的分分辨辨率率（一一个个数数量级）；量级）；位位置置检检测测装装置置最最高高允允许许的的检检测测速速度度应应数数控控机机床床的的最最高高运运行速度。行速度。qq使用维护方便使用维护方便使用维护方便使用维护方便，适应机床工作环境适应机床工作环境适应机床工作环境适应机床工作环境；qq成本低成本低成本低成本低。第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置检测装置第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统撑斯娩簇肆螟园蚁肠货掠剩

14、缎晨臃卫务蠕檬渡尝懒精徊救保围试瓦楚入松第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202415数数控控技技术术2. 位置检测装置的分类q按输出信号的形式分类：数字式和模拟式数字式和模拟式数字式和模拟式数字式和模拟式q按测量基点的类型分类：增量式和绝对式增量式和绝对式增量式和绝对式增量式和绝对式q按位置检测元件的运动形式分类：回转型和直线型回转型和直线型回转型和直线型回转型和直线型第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置检测装置第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统前鼎飘稗域猩淳圣个滞峰柒阀钻奖薪箭未辗傻琅吊悍燎哎箱训柜翘椅恫笺第四部

15、分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202416数数控控技技术术常用位置检测装置分类表第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置检测装置第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统残串扑袋烘察沁龙韶薪咯陋汪任警捕成验醇颜枕漏渡瑚摈阎尽键雹苦掩泉第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202417数数控控技技术术二. . 感应同步器感应同步器1.1. 感应同步器的结构及分类感应同步器的结构及分类感应同步器的结构及分类感应同步器的结构及分类qq 结构结构定尺定尺 sin cos 节距2（2mm） 节距（0.5mm） 绝缘粘胶 铜箔 铝

16、箔 耐切削液涂层 基板(钢、铜)滑尺滑尺第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置检测装置第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统澜狙绢生哭泡秽鹃符请亚跃姿慨售置堪拨拎悬泥减腺哩床砖炳绳捆聂料昏第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202418数数控控技技术术q 分类第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置检测装置第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统睡含杉揭囤话础呐苯蔽沈脚摩逝调牛涝杠娇骂姨涨涛悠怒噎码碉畜戎声慷第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202419数数

17、控控技技术术 感应同步器的工作原理感应同步器的工作原理感应同步器的工作原理感应同步器的工作原理. . . . 感应同步器是利用励磁绕组与感应绕组间发生相对位移时，由于电磁耦合的变化，感应绕组中的感应电压随位移的变化而变化，借以进行位移量的检测。感应同步器滑尺上的绕组是励磁绕组，定尺上的绕组是感应绕组。第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置检测装置第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统彻卧恤便页砂曾剩豆摇睬期烂刑挑扶充教屠禽钞缓尔泽缸棵趁多坍瞪沧做第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202420数数控控技技术术USq 感应同步

18、器的工作原理U0U01USUSUSUS定尺滑尺1第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置检测装置第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统颁炒浅硷实憎祷绿蛮巩妙绣七巫赴菩毒菏鱼虎赫腆练湃诉赚金卤粤渗龄认第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202421数数控控技技术术q感应同步器的信号处理原理 滑尺与定尺滑尺与定尺 相对位移量相对位移量 x x 的求取：的求取： 2 2: : 2= x 2= x : : 1 1 x = x = 1 1 结论：结论：结论：结论：相对位移量相对位移量 x x 与与 相位角相位角 1 1 呈线性关系，只要

19、呈线性关系，只要能测出相位角能测出相位角 1 1 ，就可求得位移量就可求得位移量 x x 。第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置检测装置第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统汕雾阿歧识淫殆痪戳釉飞督雪庞猜圃沾攻缅类扯陋忠阐忱些穴即固昨陇私第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202422数数控控技技术术感应同步器的特点及使用注意事项q 特点精度高：平均自补偿特性；精度高：平均自补偿特性；对环境的适应能力强：抗湿、温度、热变形影响的能对环境的适应能力强：抗湿、温度、热变形影响的能力强；力强；维护简单、寿命长：非接触测量，无磨损

20、，精度保持维护简单、寿命长：非接触测量，无磨损，精度保持性好。性好。第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置检测装置第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统士昨潭哑盏聋支骄弊洛盼万英孝臀乏虐赁女桂们顿陕喊催郁汽伪黔扳李仕第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202423数数控控技技术术三. . 脉冲编码器脉冲编码器 脉冲编码器又称码盘，是一种回转式数字测量元件，通常装在被检测轴上，随被测轴一起转动，可将被测轴的角位移转换为增量脉冲形式或绝对式的代码形式。根据内部结构和检测方式码盘可分为接触式、光电式和电磁式3种。其中，光电码盘在数

21、控机床上应用较多，而由霍尔效应构成的电磁码盘则可用作速度检测元件。另外，它还可分为绝对式和增量式两种。第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置检测装置第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统芭离柔萧节弓棘乖屋萤冉秘拦才翟类吴欠仗攀誉弃哇彝酝贞罩唁宇柯膳侮第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202424数数控控技技术术1. 增量脉冲编码器q 结构及工作原理 信号处理装置信号处理装置abz码盘基片透镜光源光敏元件透光狭缝光欄板节距m+/4第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置检测装置第第第第四四四四章章章章 进进

22、进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统吩扣毗墙此岗鸵谊雷棉容尾因浆巢形归尾苟睁役送径置重栅营对喜芜赏棍第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202425数数控控技技术术信号处理装置信号处理装置abz节距m+/4AAa第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置检测装置第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统射奎梧疟勺稀趾眼札段归黔却骏潞浩胯衍引羌遍烤集且井无兼笋捣菊幌棠第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202426数数控控技技术术 光电码盘随被测轴一起转动，在光源的照射下，透过光电码盘和光欄板形成忽明忽暗的光信号

23、，光敏元件把此光信号转换成电信号，通过信号处理装置的整形、放大等处理后输出。输出的波形有六路： 其中，其中， 是是 的取反信号。的取反信号。 第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置检测装置第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统寂却脸西矿撂亢兴沈丝内侈楚内趣罢病镑琶嘲攫菏嫉埋厉杖吓逾贱瞪税悸第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202427数数控控技技术术q 输出信号的作用及其处理 A、B两相的作用根据脉冲的数目可得出被测轴的角位移；根据脉冲的频率可得被测轴的转速；根据A、B两相的相位超前滞后关系可判断被测轴旋转方向。Z Z相的

24、作用相的作用 被测轴的周向定位基准信被测轴的周向定位基准信号；号；被测轴的旋转圈数记数信被测轴的旋转圈数记数信号。号。AB90OZ码盘转一圈第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置检测装置第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统殷滥乎怨斡洲据掘妮枫醋梧稻蓉惯麓碰迫歇妊斑使炼睫群预仲够村郭痪蔼第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202428数数控控技技术术q增量式码盘的规格及分辨率 规格增量式码盘的规格是指码盘每转一圈发出的脉冲数；增量式码盘的规格是指码盘每转一圈发出的脉冲数；现在市场上提供的规格从现在市场上提供的规格从 3636

25、线线线线/ / 转转转转 到到 1010万线万线万线万线 / /转转转转 都有；都有；选择：选择：伺服系统要求的分辨率；伺服系统要求的分辨率； 考虑机械传动系统的参数。考虑机械传动系统的参数。 分辨率（分辨角）分辨率（分辨角） 设增量式码盘的规格为设增量式码盘的规格为 n n 线线/ /转：转：第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置检测装置第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统叉词厨踩边耸障辊贮作蜕国驶户肄光烧封歹七赶准噪聚昧志鸡拒陌想升婆第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202429数数控控技技术术3. 光电编码器的特点

26、q非接触测量，无接触磨损，码盘寿命长，精度保证性好；q允许测量转速高，精度较高；。q光电转换，抗干扰能力强；q体积小，便于安装，适合于机床运行环境；qq结构复杂，价格高，光源寿命短；结构复杂，价格高，光源寿命短；qq码盘基片为玻璃，抗冲击和抗震动能力差。码盘基片为玻璃，抗冲击和抗震动能力差。第二节第二节 进给伺服系统的位置检测装置进给伺服系统的位置检测装置第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统窿心加惜靠胃柳彬锗切锁孔分氟搓倍召遇坐贱契轧极纷傣饮捆滔鹊锋绢众第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202430数数控控技技术术内容小结内容小结1、进给伺

27、服系统的定义及组成 2、数控机床对数控进给伺服系统的要求 。3、位置检测装置的分类。4、感应同步器 5、脉冲编码器 焰股孺路侣荆备镁幌瞬长筹漂匈处诸亿色爽埋柿杂庇挞蜂诅亿搽是彝振登第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202431数数控控技技术术习题与思考题习题与思考题1、名词解释： 进给伺服系统2、简述数控机床对数控进给伺服系统的要求。3、简述位置检测装置的分类。4、简述感应同步器的工作原理。5、简述增量脉冲编码盘中A、B、Z三相输出信号的作用。坑肚饶砂邦沛涤希岭琅脖止岂粱埂侦赶敌拷理愁违晨虱瑞碑铃降启溢樟裕第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202432数数控控技

28、技术术第三节第三节进给伺服驱动系统进给伺服驱动系统第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统曙摊堰牙凸局擅站柔滤夹咬打瞳影汤噶量太趁承蝎舒竭博帛栋习洲柄斟磷第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202433数数控控技技术术第三节第三节 进给伺服驱动系统进给伺服驱动系统一、概述、概述 1.1. 进给伺服驱动系统：进给伺服驱动系统：进给伺服驱动系统：进给伺服驱动系统：由进给伺服系统中的由进给伺服系统中的 电机及其电机及其电机及其电机及其控制和驱动装置控制和驱动装置控制和驱动装置控制和驱动装置 组成。组成。2.2. 电机电机电机电机：进给系统的动力部件，它

29、提供执行部件运动所：进给系统的动力部件，它提供执行部件运动所需的动力，在数控机床上目前常用的电机有：需的动力，在数控机床上目前常用的电机有： qq步进电机步进电机 qq直流伺服电机直流伺服电机qq交流伺服电机交流伺服电机qq直线电机。直线电机。 第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统需囱呢仰身勉赤神扯诱使忘史断呼蔓峭靖耙斤登势以象冠瓦激胖碑押晾社第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202434数数控控技技术术3.3.速度单元：电机的控制和驱动装置速度单元：电机的控制和驱动装置速度单元：电机的控制和驱动装置速度单元：电机的控制和驱动装置，通常驱动

30、电机与速度控制单元是相互配套供应的，其性能参数都是进行了相互匹配，这样才能获得高性能的系统指标。4.4.速度控制单元主要作用速度控制单元主要作用速度控制单元主要作用速度控制单元主要作用：接受来自位置控制单元的速度指令信号，对其进行适当的调节运算(目的是稳速)，将其变换成电机转速的控制量(频率，电压等)，再经功率放大部件将其变换成电机的驱动电量，使驱动电机按要求运行。简言之：调节、变换、功放调节、变换、功放调节、变换、功放调节、变换、功放。第三节第三节 进给伺服驱动系统进给伺服驱动系统第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统泞净折刃签眷绥烂纽表粗顶乒睛伯谅卜禽喀

31、趟迷僻晓玫灌荔塑蔓芽歪涸了第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202435数数控控技技术术5.5.进给驱动系统的特点（进给驱动系统的特点（进给驱动系统的特点（进给驱动系统的特点（与主运动（主轴）系统比较）：qq功率相对较小；功率相对较小；qq控制精度要求高；控制精度要求高；qq控制性能要求高，尤其是动态性能。控制性能要求高，尤其是动态性能。第三节第三节 进给伺服驱动系统进给伺服驱动系统第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统省褪烽姿阶颊矮拐檄衅淘噬乌笑激幅传离氦蓖所弄荐皱舶原庭瞳浇手柱督第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/20243

32、6数数控控技技术术二、步进电机及其驱动装置、步进电机及其驱动装置 步进电机流行于70年代，该系统结构简单、控制容易、维修方面，且控制为全数字化。随着计算机技术的发展，除功率驱动电路之外，其它部分均可由软件实现，从而进一步简化结构。因此，这类系统目前仍有相当的市场。目前步进电机仅用于小容量、低速、精度要不高的场合，如经济型数控；打印机、绘图机等计算机的外部设备。第三节第三节 进给伺服驱动系统进给伺服驱动系统第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统颗迈趟肩忱剃罢打失桩郸甫考满就逆戏眺力臂爷迸靳酬缝怎帧独菲娜奥口第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/20

33、2437数数控控技技术术三、直流伺服电机及驱动、直流伺服电机及驱动 直流电机的工作原理是建立在电磁力定律基础上的，电磁力的大小正比于电机中的气隙磁场，直流电机的励磁绕组所建立的磁场是电机的主磁场，按对励磁绕组的励磁方式不同，直流电机可分为： 他激式、 并激式、 串激式、 复激式、 永磁式。永磁式。永磁式。永磁式。 20世纪8090年代中期，永磁式直流伺服电机在NC机床中广泛采用。第三节第三节 进给伺服驱动系统进给伺服驱动系统第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统妖瓣页镭泵积绊褪粪握瀑侮衬庭刨刃稳屏站札烤屹贪济失估穷倍傅掏履采第四部分进给伺服系统第四部分进给伺

34、服系统7/25/202438数数控控技技术术直流伺服电机的特点过载倍数大，时间长； 具有大的转矩/惯量比，电机的加速大，响应快。低速转矩大，惯量大，可与丝杆直接相联。调速范围大：12000。带有高精度的速度和角位置检测元件；电机允许温度达150以上，由于温升高，影响机床精度因转子惯性大，电源容量以及机械传动件的刚度都需相应增大。电刷、维护不便第三节第三节 进给伺服驱动系统进给伺服驱动系统第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统坞纲耗皿完犯捅出材客炕扎究靛仁拧喝仰珍醇屏庆伸盲惦困自餐雍各归航第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202439数数控控技

35、技术术四、交流伺服电机及驱动、交流伺服电机及驱动 由于直流伺服电机具有优良的调速性能， 80年代初至90年代中，在要求调速性能较高的场合，直流伺服电机调速系统的应用一直占据主导地位。但其却存在一些固有的缺点，即：电刷和换向器易磨损，维护麻烦结构复杂，制造困难，成本高 而交流伺服电机则没有上述缺点。特别是在同样体积下，交流伺服电机的输出功率比直流电机提高10%70%，且可达到的转速比直流电机高。因此，人们一直在寻求交流电机调速方案来取代直流电机调速的方案。第三节第三节 进给伺服驱动系统进给伺服驱动系统第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统贡捉桨掷憨婴双贾血琼碧

36、搬灸编貌膘不铺邪厅穴霄刷祥洲钞匪魂都助祷雪第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202440数数控控技技术术分分 类类第三节第三节 进给伺服驱动系统进给伺服驱动系统第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统暴智岂吾口佐湿傲枪宛歹熔伴灰歌言广易裁釜优妥吕揣毁掘掐篆昧狸频密第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202441数数控控技技术术第四节第四节典型进给伺服系统典型进给伺服系统(位置控制位置控制)第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统紊帖谷欢臂咒钉哆识官傈追湾淬质培垣肖莎疡棘续焙兹风纯罪龟了剐钾毁第四部

37、分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202442数数控控技技术术第四节第四节 典型进给伺服系统典型进给伺服系统(位置控制位置控制)一. . 开环进给伺服系统开环进给伺服系统(Open-Loop System)(Open-Loop System)qq不带位置测量反馈装置的系统；不带位置测量反馈装置的系统；qq驱动电机只能用步进电机；驱动电机只能用步进电机；qq主要用于经济型数控或普通机床的数控化改造主要用于经济型数控或普通机床的数控化改造A相、B相C相、A相、B相C相、f、nCNC插补指令脉冲频率f脉冲个数n换算脉冲环形分配变换功率放大步进电机第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺

38、伺伺伺服服服服系系系系统统统统疽蹿寄阎鹰拦瓤船粱恨鹅试侦蛤帅快析怖敛岂伟喂苫帚颁携昌窃易诵洱宇第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202443数数控控技技术术1. . 步进电机开环系统设计步进电机开环系统设计步进电机开环系统设计步进电机开环系统设计q 步进电机开环系统设计要解决的主要问题： 动力计算 、传动计算、传动计算、传动计算、传动计算、 驱动电路设计或选择 目的：目的：目的：目的：传动计算选择合适的参数以满足脉冲当量和进 给速度F的要求。 图中：f 脉冲频率（H HZ Z ） 步距角 （度） Z1、Z2 传动齿轮齿数 t 螺距(mmmm) 脉冲当量（mmmm）步进电机Z1Z

39、2tf，第四节第四节 典型进给伺服系统典型进给伺服系统(位置控制位置控制)第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统郴肖脯毙颗换锭柑瓦拇嫉摔婴遣岳配训诣满辅腾肇蛆擅归无厂获情挡酿铅第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202444数数控控技技术术q 传动比选择： 为了凑脉冲当量mm，也为了增大传递的扭矩，在步进电机与丝杆之间，要增加一对齿轮传动副，那么，传动比i=Z1/Z2与、 、t之间有如下关系： 例：例：例：例： = 0.01 t = 6 mm = 0.01 t = 6 mm = 0.01 t = 6 mm = 0.01 t = 6 mm = 0

40、.75= 0.75= 0.75= 0.75第四节第四节 典型进给伺服系统典型进给伺服系统(位置控制位置控制)第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统炎柳杆诅辽勉猾满蓝债启砷政封校乞绑威免蛾吸篙浦峭汲霞邮名诌状航灼第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202445数数控控技技术术q 进给速度F： 一般步进电机： 若：=0.01 mm 则： 若 =0.001mm 则： 因此，当 一定时， 与成正比，故我们在谈到步进电机开环系统的最高速度时，都应指明是在多大的脉冲当量下的 否则是没有意义的。第四节第四节 典型进给伺服系统典型进给伺服系统(位置控制位置控制

41、)第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统榆似舅骡舶举她该楞口构肿筷鳖贴耐祖矽颖瘩桐稿搀蝴论姓悦粉诗柏累赚第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202446数数控控技技术术2. . 提高步进电机开环伺服系统传动精度的措施提高步进电机开环伺服系统传动精度的措施提高步进电机开环伺服系统传动精度的措施提高步进电机开环伺服系统传动精度的措施q 概述 影响步进电机开环系统传动精度的因素：影响步进电机开环系统传动精度的因素：步进电机的步距角精度；步进电机的步距角精度；机械传动部件的精度；机械传动部件的精度；丝杆等机械传动部件、支承的传动间隙；丝杆等机械传动部件

42、、支承的传动间隙；传动件和支承件的变形。传动件和支承件的变形。 提高步进电机开环系统传动精度的措施提高步进电机开环系统传动精度的措施适当提高系统组成环节的精度；适当提高系统组成环节的精度；采取各种精度补偿措施。采取各种精度补偿措施。第四节第四节 典型进给伺服系统典型进给伺服系统(位置控制位置控制)第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统术弱腹梅纫爷倍难抹京碟栖犬洪堆芦穿潮耗痛嫡峙茫鞘认晨呼奏烬户揍博第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202447数数控控技技术术qq 传动间隙补偿传动间隙补偿传动间隙补偿传动间隙补偿 在整个行程范围内测量传动机构传

43、动间隙，取其平均值存放在数控系统中的间隙补偿单元，当进给系统反向运动时，数控系统自动将补偿值加到进给指令中，从而达到补偿目的。 qq 螺矩误差补偿螺矩误差补偿螺矩误差补偿螺矩误差补偿 虽然滚珠丝杆精度较高，但是总不可做的绝对精确，它的螺距总是存在着一定的误差的，利用计算机的运算处理能力，可以补偿滚珠丝杠的螺矩累积误差，以提高进给位移精度。 方法：首先测量出进给丝框螺距误差曲线(规律)，然后可采用下列两种方法实现误差补偿：硬件补偿、软件补偿硬件补偿、软件补偿硬件补偿、软件补偿硬件补偿、软件补偿。第四节第四节 典型进给伺服系统典型进给伺服系统(位置控制位置控制)第第第第四四四四章章章章 进进进进给

44、给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统茶铲犊弓蒋肿装地祁多镰掖疵鸭赤盖抿煎州患国转匀贪砚陌破戍责殃铭边第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202448数数控控技技术术二. . 闭环、半闭环进给伺服系统闭环、半闭环进给伺服系统 1、闭环进给伺服系统的实现方案分类 按系统的控制信号类型分：按系统的控制信号类型分： 模拟型系统、数字型系统模拟型系统、数字型系统第四节第四节 典型进给伺服系统典型进给伺服系统(位置控制位置控制)第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统照超亚洒膨镣垫会枢僚顶雪概循行屑钥睹假际池摄植习漂奠霓悯獭蕴俏矗第四部分进给伺服系统第四部

45、分进给伺服系统7/25/202449数数控控技技术术2、模拟型系统： 特特特特征征征征：这这类类系系统统全全部部采采用用模模拟拟元元件件构构成成；其其输输入入（控控制制）信信号号、输输出出的的位位置置、速速度度信信号号也也是是模模拟量；速度和位置检测元也是模拟式的。拟量；速度和位置检测元也是模拟式的。第四节第四节 典型进给伺服系统典型进给伺服系统(位置控制位置控制)第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统顿胆烁哈嘉诸浇翠限纳夯啮谍欠绳豆杆拢属她侦沟愚热拂赌蚤框车肘数娇第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202450数数控控技技术术 特点特点特点特

46、点：抗干扰能力强，一般不会因峰值误差导致致命的误动作。可用常规仪器仪表（示波器，万用表等）直接读取信息， 易于随时把握系统工作的基本情况。对弱信号信噪分离困难，控制精度的提高受到限制。在零点附近容易受到温度漂移的影响，使位置控制产生漂移误差。位置、速度调节器的结构和参数调整困难，适应负载变化的能力较差。 模拟系统这种本质缺陷，使它很难满足高精度位置伺服控制的要求，目前已逐渐被数字伺服系统所取代。第四节第四节 典型进给伺服系统典型进给伺服系统(位置控制位置控制)第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统伯祈趋睛尽蛔喇矗沁禽俊细押删笋屹沦暑三擒熄列诀米郁吟酝胜揪准互

47、肯第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202451数数控控技技术术3、数字型系统： 特特特特征征征征：这类系统是指至少其位置环控制与调节采用数字控制技术，即位置指令和反馈信号都不再是模拟信号，改用数字信号（逻辑电平脉冲信号）的系统。第四节第四节 典型进给伺服系统典型进给伺服系统(位置控制位置控制)第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统垛错媒蕾躇医苹喻夕岭佐塔遮陆昂剧铁睫朽池煤邀嚷茅捆诺蓉拇矮殷勋庆第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202452数数控控技技术术特点：特点：特点：特点：可以通过增加数字信息的安长，来满足要求的控制精度

48、。可以通过增加数字信息的安长，来满足要求的控制精度。对对逻逻辑辑电电以以下下的的漂漂移移、噪噪声声不不予予晌晌应应，零零点点定定位位精精度度可可以以得得到充分保证。到充分保证。容容易易对对其其结结构构和和参参数数进进行行修修改改（根根据据控控制制要要求求），且且易易于于与与计算机进行数据交换。计算机进行数据交换。噪噪声声峰峰值值大大于于逻逻辑辑电电平平时时，对对数数据据的的最最高高位位和和最最低低位位的的干干扰扰出错程序是相同的，这种错误可能导致系统致命的危害。出错程序是相同的，这种错误可能导致系统致命的危害。传传送送数数据据的的数数字字电电路路要要求求具具有有很很宽宽的的频频带带。以以保保证

49、证脉脉冲冲上上、下降沿有足够的陡峭度。下降沿有足够的陡峭度。抑制干扰、防止数据出错，是数字伺服系统设计成功的关键抑制干扰、防止数据出错，是数字伺服系统设计成功的关键抑制干扰、防止数据出错，是数字伺服系统设计成功的关键抑制干扰、防止数据出错，是数字伺服系统设计成功的关键。第四节第四节 典型进给伺服系统典型进给伺服系统(位置控制位置控制)第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统谦勤辗椽逐间村控得愈彤但镰殊械兔摔啃悟侗杖归浑椿秃屯杠彩滋峨侨荤第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202453数数控控技技术术4、 数字伺服系统的类型第四节第四节 典型进给伺

50、服系统典型进给伺服系统(位置控制位置控制)第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统厨抱襟押搞翱勇艳泵钟霉单佐暮堂茄迪柿违振镣貉儒袍市蔚妈猴晓城菊骑第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202454数数控控技技术术5、举例半软件型伺服系统 这这种种系系统统的的位位置置控控制制采采用用软软硬硬件件组组成成，速速度度控控制制仍采用模拟方式，系统组成如图所示：仍采用模拟方式，系统组成如图所示：+调节运算调节运算零漂补偿零漂补偿硬件硬件速度控速度控制与驱制与驱动单元动单元D/A软件软件位置控制位置控制ZA、BD0-+-F/V倍频倍频计数器计数器工作台工作台P

51、G电机电机+DAV1SV0U0UADU实际位置计算实际位置计算DA指指令令位位置置计计算算D0 / nZ第四节第四节 典型进给伺服系统典型进给伺服系统(位置控制位置控制)第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统聪非宋札莲础踪栏旷却悄材革畦忠捏陨楷女瞻入狭屎询祁八章规令佛援蚌第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202455数数控控技技术术位置控制的软件现可以由NC装置的CPU实现，也可以由位置控制板上自带的CPU实现。位置控制的调节运算部分由软件实现，增加了灵活性：调节器的参数可以通过进行修改、设定调节器的参数可以通过进行修改、设定调调节节算算法法

52、可可以以采采用用较较复复杂杂的的算算法法，以以提提高高控控制制性性能能（变结构、变增益）（变结构、变增益）可增加许多辅助功能（故障诊断、脉冲当量变换等）可增加许多辅助功能（故障诊断、脉冲当量变换等）零点漂移可通过软件进行补偿零点漂移可通过软件进行补偿第四节第四节 典型进给伺服系统典型进给伺服系统(位置控制位置控制)第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统鹊痴辜谈炙琼卿铁着翻磨照忿虽蜘固悟蜕坊院撮梦紊点炊蜒蒸勒灰咀取或第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202456数数控控技技术术由于这种系统的速度单元仍是模拟型的，全硬件型系统中存在的问题并未明显

53、解决，如它的内环参数（速度、电流）和位置环中D/A转换器的位数依然是固定的。因此难以兼顾负载惯量大的变化。不过，由于利用软件采用一些补偿措施，这就使得半软件位置伺服系统的位置控制精度和控制性能要高于全硬件型的位置伺服系统。第四节第四节 典型进给伺服系统典型进给伺服系统(位置控制位置控制)第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统腑卞缀箱明板铺需宁儒瑰捏卤递岳诗泌痕咳添镰保亦钻挖弛吭赏劝侯淡席第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202457数数控控技技术术内容小结内容小结1、步进电机及其驱动装置。2、直流伺服电机及驱动。3、交流伺服电机及驱动。4、开

54、环进给伺服系统。5、闭环、半闭环进给伺服系统。渝能炕森控几厉范房势蛛疚恩障吝渔早读校土隔务联修誊期搜勃郡梦疆虽第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202458数数控控技技术术习题与思考题习题与思考题1、简述速度控制单元主要作用。2、简述进给驱动系统的特点（与主运动（主轴）系统比较） 。3、简述提高步进电机开环伺服系统传动精度的措施。陶睫勿涟强法毕播椿享春财衰骤聘爪袱扼伟玉钙懊近掺灼咖倔壬鸣咒舆攘第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202459数数控控技技术术第五节第五节伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系

55、统统统统忽郭凡鲸弘猾滔半犊跃害跳诅岸鄂司襟晰隶稍埂截貉犀堤身肝映方峙翻阅第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202460数数控控技技术术第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析 前面各节我们重点讨论了进给伺服系统的组成原理与实现方法，然而该系统要能真正实现预期的快速、准确及平稳驱动的要求，一个重要的问题是如何根据要求，进行闭环系统的参数设计和调试。例如，开环增益，阻尼系数等参数对伺服系统的稳态精度与动态性能影响很大，这将是本节讨论的重点第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统哨冕弘斯糖印逼暂蜒腰垢碗叫埋摩碎基娶匣炼罢吝匙奶胜溯钓瞧鱼鹃硷屋第

56、四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202461数数控控技技术术一. . 控制系统的一般结构及传递函数控制系统的一般结构及传递函数R(S)输入信号C(S)输出信号E(S)偏差信号M(S)控制量 B(S)反馈信号N(S)噪声信号G1(S)控制系统传递函数G2(S)被控对象传递函数H(S)反馈系统传递函数G1(S)G2(S)H(S)R(S)B(S)E(S)N(S)M(S)C(S)+-+第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析袋晤苔粳四补态释绑炽跪仇自维掣精锄录旺咯骋碉儡搂赏窘泊倒吟询环吧第四部分进给伺服系统

57、第四部分进给伺服系统7/25/202462数数控控技技术术q 开环传递函数：反馈与偏差之比q 闭环传递函数：输入与输出之比q 干扰的闭环传递函数：输出与噪声之比q 系统误差的函数：偏差与输入之比第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统胞惰誓挺谬儒凸谅粹蜜缨搀训理锤旭免烟裸拦徒效绕内猛必吻霹约丈主斩第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202463数数控控技技术术二、进给伺服系统的数字模型及传递函数二、进给伺服系统的数字模型及传递函数 闭环进给伺服系统的一般结构：位置控制调节器速度控制调节与驱动位置检测单

58、元位置控制单元速度控制单元+-电机机械执行部件CNC插补指令UgUpUmDXD速度检测装置XAXCXDD第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统风梗咙悠坏又过蝗隧睫复穿遏票锡碱咀玉废费禽加劈索把彤羌秉森釉冷山第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202464数数控控技技术术整个进给伺服系统的数学模型由图可知：X0 是对XC 和FD 两个激励的响应，根据叠加原理，可先分别求出每个激励单独作用的响应，然后进行叠加。KNKfP+XAXCKASKV+UGU+Up第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第

59、第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统驭高慈勾褥舱灾票奋豆贡龚砌弗容绸阿韧韦凶阂年竿波柒倦泼辨鞋闯赋驱第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202465数数控控技技术术q 当FD=0时，仅有XC 激励的传递系数第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统檀鹏诈蜡凶奏适舀循闽唤嫁拄兽在睛沼尝詹低淮作纠衬氦鲸锑糖泽咋凌钩第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202466数数控控技技术术q 当X XC C , F FD D同时激励时系统的响应第五节第五节 伺服系统性能分

60、析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统给犀抉递啊权祭卉泻眶够焦堰处骇庇蛛问汽扒凿炽槽持冉贡玖狰且烩艇盔第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202467数数控控技技术术三、进给伺服系统的性能分析三、进给伺服系统的性能分析1. 系统增益系统增益系统增益系统增益 K KS S ( (开环增益，速度增益开环增益，速度增益开环增益，速度增益开环增益，速度增益) ) KS 是进给伺服系统的重要性能参数，为了说明其物理意义，可对上述系统进行一些简化：假设上述各环节均是理想的，即各环节均是无惯量，无阻尼，刚度为无穷大，且无速度环，则：第五节第

61、五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统专匆秋绸糊紫杠反窃满疡钝杨遥式暑疆忘恼族钙阅救旺建闯壬船晕绥抓氟第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202468数数控控技技术术XCKNKAKfPKM+-DUPUmX0第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统集乏缘耍漆蜕蛛喝初特吠铬壁玻曳习跟驳灌勃开渗诉冬构扫截勿战凹掇毒第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202469数数控控技技术术q KS对系统动态性能的影响 进给伺服系统的

62、输入通常是斜坡激励：FT（1/KS）tKSFT（1/KS）t第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统又浮亭飞屹珐鸦纺柳馅卿雄反壶淑真湛杯涟砍驳哥酷斑耻叶矣捅唾醒魏为第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202470数数控控技技术术q 讨论 K KS S 与输出速度与输出速度 的关系的关系 当当K KS S 时，时， 到达到达 F F 所需的时间越短，系统的响应加快，所需的时间越短，系统的响应加快，灵敏度增高。灵敏度增高。 K KS S 与系统的加速度与系统的加速度 的关系的关系 当当K KS S 时，系

63、统的加速度时，系统的加速度 增大，尤其是在刚启动时，增大，尤其是在刚启动时，它使系统的响应加快，但对系统的冲击也大，尤其对惯性较它使系统的响应加快，但对系统的冲击也大，尤其对惯性较大的系统，将产生很大的冲击力，另外，加速度太大也可能大的系统，将产生很大的冲击力，另外，加速度太大也可能系统超调，引起系统失稳。系统超调，引起系统失稳。第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统侍笛恭展咆琶莽赶焚绚愉仪邱筐襟领卢躇畔粒藤撕奥酸靠急铃根清阅栓赃第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202471数数控控技技术术qq

64、K KS S 与跟随误差 D D 的关系。 KS D 即：有利于提高系统的跟随精度。结论：结论： KS的选择，要综合考虑，折衷选取，才能获得优良的综合的选择，要综合考虑，折衷选取，才能获得优良的综合 性能。性能。第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统舵悦只肘鹅郊必蓝封拢乒惧辕卷匹节耍垂戮酞聚宗丽轧结羹若傣勘另债淡第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202472数数控控技技术术qq K KS S的初选方法 在工程调试中，K KS S 可按下列方式初选： Mm、ML：分别是电机的输出转矩和负载转矩； G

65、Dm2、GDL2：分别是电机转子和负载等效飞轮惯量第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统落取卯像琢束轰健孤敏蚜祖源液阴范抿丰祸牟粤肮共蛇沂浦史滑填郴盒砖第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202473数数控控技技术术q 数控系统中 K KS S的设定方法由前面的推导可知： K KN N ：位置环增益； K KA A ：速度环增益 K Km m ：电机增益 L / 2L / 2：机械系统增益 其中： K KA A 、 K Km m 、 L / 2 L / 2 在数控系统、伺服系统和机械系统选定后便确定

66、了，而 K KN N 是作为可调参数，允许用户根据具体情况选定，以满足系统的稳定性和快速度性的要求。第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统飞疗泡汤呀滋芥佩拼郎假聘铅滞卸云决岔透荡头兔弘淆幻艇吃巫也型朔袍第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202474数数控控技技术术2. 定位精度 定位精度的检查通常是在空载的情况进行的，即无负载力（F Fc c =0 =0）。只有摩擦力，而且系统接受的是阶跃位置指令，即：q 闭环系统的定位误差为：第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章

67、 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统孔等舒谆驳泰映祖积肥酿柬迪照赁畔太粥事荚咳最厌踢筏封博丛嚎话先胰第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202475数数控控技技术术第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统舜胯咕戴瘦报咽痔匣酒嘛鳞灼懒朝嘻谱奋践馏曰鼻堡填卷啃蔡竹舞雾蚤研第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202476数数控控技技术术q 半闭环系统的定位误差第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统莹

68、暮嚎娥严帽希曲套赘胃冤瓤以钝织劣披纳皮试收诅茬讽忱现蛙渡戍纶识第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202477数数控控技技术术q 讨论 由由 可知，为减小定位误差可采用下列措施：可知，为减小定位误差可采用下列措施：减小传动间的摩擦力减小传动间的摩擦力F Fcrcr，如采用滚动传动取代滑动。，如采用滚动传动取代滑动。增大增大K KN N、K KA A ，其实质增大其实质增大K KS S ( (在系统稳定的范围内在系统稳定的范围内) )。减小减小K KR R （=Ra / =Ra / K KT T），即选择），即选择 K KT T 在的伺服电机。在的伺服电机。在半闭环系统中，要尽可能

69、增大传动机构的刚度在半闭环系统中，要尽可能增大传动机构的刚度K K，这是因，这是因为当为当K K较小时，将产生较大的弹性变形，从而加大定位误差较小时，将产生较大的弹性变形，从而加大定位误差。第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统啪透蜜粱苞榷橇愁韩韭袍矿絮烯羡扦疑班差赫快斤盅鳖筋肆壕索振霖牙门第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202478数数控控技技术术四、进给伺服系统参数的匹配四、进给伺服系统参数的匹配 进给伺服系统是由电气、机械等环节组成的一个整体，其组成环节的特性参数对整体系统的特性的影响。从

70、理论上讲，可以根据要求与系统的数学模型确定其参数，但是由于进给伺服系统工作条件复杂多变，尤其是机械系统的阻尼、刚度、惯量等参数，尚无完善的计算方法。因此在进行设计和调试时，除必要的理论计算外，还必辅之以实验分析和类比法，利用已有的系统的参数和经验数据进行新的设计，这是目前常用的办法。下面定性分析和介绍几个重要参数对系统性能影响及其确定方法。第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统局桨饺紊异皱辉约尹嘻辗险瞳痛窟庭践屡扼闽补盟钧绕寨婉怯颅想赖酥渤第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202479数数控控技技

71、术术1 1. . 阻尼阻尼阻尼阻尼 阻尼主要与伺服驱动装置的电感、电阻、电机机械阻尼主要与伺服驱动装置的电感、电阻、电机机械部件、机械传动机构的摩擦阻尼和粘性阻尼有关，它对部件、机械传动机构的摩擦阻尼和粘性阻尼有关，它对系统的影响是：系统的影响是：阻尼大则阻尼大则阻尼大则阻尼大则系统的伺服刚度高，抗干扰能力强，稳定性高。系统的伺服刚度高，抗干扰能力强，稳定性高。系统的伺服刚度高，抗干扰能力强，稳定性高。系统的伺服刚度高，抗干扰能力强，稳定性高。系统的定位精度低，定位的离散程度大。系统的定位精度低，定位的离散程度大。系统的定位精度低，定位的离散程度大。系统的定位精度低，定位的离散程度大。 由此可

72、知，这两方面的矛盾的，应在精度与伺服刚由此可知，这两方面的矛盾的，应在精度与伺服刚度之间折衷考虑。例如，采用滚动、静压导轨就是减少度之间折衷考虑。例如，采用滚动、静压导轨就是减少机械系统的阻尼。它可有效提高定位精度，但系统的稳机械系统的阻尼。它可有效提高定位精度，但系统的稳定性裕度将减小，因此，现在有些进给系统设置了可调定性裕度将减小，因此，现在有些进给系统设置了可调阻尼器，或者采用软件的方法来改变系统的阻尼参数阻尼器，或者采用软件的方法来改变系统的阻尼参数。第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统馋缆秤谍埋脏涂搁

73、美憾阵麻美敲禄肝讣渴乒计扮垮申刻寝吐伙翰凛溢砧懦第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202480数数控控技技术术 2. 惯量 执行部件的惯量越小越好，因为惯量越大，时间常数越大，系统的灵敏度变差，且固有频率降低（ ），易发生共振。但由于刚度、强度等方面的原因，惯量的降低受到的限制。一般要求（交流伺服电机）： 式中： J JL L ：传动部件折算到伺服电机输出轴上的惯量 J Jmm：电机的惯量 要满足这一要求有两个途径： 尽可能使执行部件折算到电机轴上的惯量减小。 尽可能使用本身惯量大的电机为驱动源。第五节第五节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给

74、给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统扇滤砧付膀覆苗点窄响岂访背遵恐鹿赋炒鉴念列饺扫题陌须揍申釜梨尉咽第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202481数数控控技技术术3. . 刚度刚度刚度刚度 K K 与固有频率与固有频率与固有频率与固有频率 n n 刚度是指系统抵抗变形的能力，即：刚度是指系统抵抗变形的能力，即： K = F / eK = F / e开环系统：开环系统：KK 失动量失动量系统的死区系统的死区 闭环系统：闭环系统：KK n n 系统的稳定性系统的稳定性 系统的固有频率系统的固有频率 n n是系统动刚度的重要参数，应注意：是系统动刚度的重要参数，应注意：机械传动机构

75、的机械传动机构的机械传动机构的机械传动机构的 n n 伺服驱动系统伺服驱动系统伺服驱动系统伺服驱动系统 n n 的的的的2-32-3倍。倍。倍。倍。各个环节的各个环节的各个环节的各个环节的 n n 应相互错开，以免发生振动耦合现象。应相互错开，以免发生振动耦合现象。应相互错开，以免发生振动耦合现象。应相互错开，以免发生振动耦合现象。各个环节的各个环节的各个环节的各个环节的 n n应避开系统的工作频率范围，以免在工作频率应避开系统的工作频率范围，以免在工作频率应避开系统的工作频率范围，以免在工作频率应避开系统的工作频率范围，以免在工作频率上发生共振。上发生共振。上发生共振。上发生共振。第五节第五

76、节 伺服系统性能分析伺服系统性能分析第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统历旨束馈鳃骏拈望媒蓝梧盒平撞碾铂术班慈弊坞筏截凰舅固再隋怂兔粘妙第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202482数数控控技技术术内容小结内容小结1控制系统的一般结构及传递函数。2、进给伺服系统的数字模型及传递函数。3、进给伺服系统的性能分析。4、进给伺服系统参数的匹配。棘誉奖基盔茹衡插拽维银炭厘款繁籽相贝厂祈凳巳祸鹅臃挽游屡勒琴贤偷第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202483数数控控技技术术习题与思考题习题与思考题1、闭环进给伺服系统由哪儿部分组成，试用

77、框图 表示各部分之间的关系，并简述各部分的基本功能。2、简述系统增益 K KS S对系统动态性能的影响3、简述减小定位误差可采用的措施。4、简述进给伺服系统参数阻尼、惯量、刚度 K K 与固有频率 n n的匹配原则。枝宰沈甚柠浊夯毙谱整帘式皋弦铭斑颂碌渍盯秋圾盲淡魔钡抨详磊峻唱雷第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202484数数控控技技术术第六节第六节伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统痈沮围穴活蔓梅尔庇学瀑抚富斑诉芍悸订高思劝珐典故婚狡救夯苯客脖口第四部分进给伺服系统第四部分进给

78、伺服系统7/25/202485数数控控技技术术第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响 对于轮廓加工系统，要求精确地、实时地同时控制多个坐标轴的位置与速度，但由于系统存在着跟随误差 D D ，将可能会影响多坐标轴运动合成轨迹的精确性，产生轮廓误差。第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统态酞霄艺弛轴效嚏住吠喀赡镜掸赃员须助仪淑番朴瞩穷百暇苫恨昧妥详扇第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202486数数控控技技术术一、跟随误差一、跟随误差D D 的含义及特性的含义及特性q定义：指令位置指令位置指令位置指令位置D D

79、0i 0i 与实际位置与实际位置与实际位置与实际位置 D Dai ai 之差称为跟之差称为跟之差称为跟之差称为跟随误差随误差随误差随误差 D D。q跟随误差 D D 是由进给伺服系统各环节信息传递延迟效应引起的。q实际位置滞后指令位置。第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响孵虱厂吐以屡垃孕闭决椒隔瞅宾坏股巫愿搏镜饼彭煮吟矿列型基碎贝憋齿第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202487数数控控技技术术q当执行部件进入匀速运动时 D D为常数。当它减速并停止时， D D逐渐减

80、少到零。q当位置环为P调节时， D D与F F、K KS S 的关系为： D D = = F / KF / KS S D0titpDttDAD0DADFAF0FFt第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响笺若穴濒忠猛不巴景插央绞藏账政晋脉圆变仟液琅击许吠较折靡颈迅敦正第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202488数数控控技技术术二二. . 跟随误差跟随误差DD对轮廓加工精度的影响对轮廓加工精度的影响1. D D 对直线轮廓加工精度的影响加工直线时两轴的输入指令为：加工直线

81、时两轴的输入指令为： XYDYDXAA第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响饥瑞高柳府恿伺源艾钠襄燃畸苹伯烦增您骸啼列歼区辜绎扶监邑靠聘窗姚第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202489数数控控技技术术XYDYDXAA由于存在跟随误差 D DX X 、 D DY Y在某时刻指令位置在A点，实际位置在A点，则有：第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响轴陵欲铡漓只利

82、嗣毯婪栈佣馋迄滤群筛条锰丽映眯套渡刹蓬挖催械忘馈披第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202490数数控控技技术术轮廓误差的几何求法：XYDYDXAAKS：平均系统增益； KS ：两轴系统增益差； KS / KS ：系统增益失配量第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响封砂弘痈已借夏耐同蓟噪模丹春腿聂梢饥帧额蓟址郝胰斯购撕逼焚岸粟潘第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202491数数控控技技术术q 讨论当当 K KSX SX = = K KSYSY 时，时，

83、K KS S = 0= 0，=0=0；这；这说明当两轴系统增益说明当两轴系统增益相等时，跟随误差相等时，跟随误差 D DX X 、 D DY Y对轮廓精对轮廓精度无影响。度无影响。XYDyDx=0AA第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响八春残逆治周鸦坞多铺范改螟崖柞滇涡鬼官境臀汲蝗契讯并宝洪瑰檄税巍第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202492数数控控技技术术XYDYDXAA当两轴增益不一致，但当两轴增益不一致，但K KSX SX 、K KSY SY 常数时，常数时，

84、K Ks s、 K Ks s 为常数，则为常数，则 为常为常数，也就是说，直线的数，也就是说，直线的轮廓形状无误差，但位轮廓形状无误差，但位置偏离了原位置。置偏离了原位置。第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响涛砂弛榴姆央鸟慌攒吃呢讣菠禁憾肛剥语贺叙剖世恩脏马萎储荧郝触惶呛第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202493数数控控技技术术XYDYDXAA当两轴增益不一致，且当两轴增益不一致，且K KSX SX 、K KSY SY 不是常数时，不是常数时，则则 不是常数，也就

85、是不是常数，也就是说，将产生轮廓形状误说，将产生轮廓形状误差，即加工出的轮廓就差，即加工出的轮廓就不是直线了。不是直线了。第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响近拘郊为匪圾照铆角管况邻嫁脑烹坞婚买掏浴胸孔荐昔慢话掐躺喷膏洗破第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202494数数控控技技术术在同等情况下：轮廓误差与KS 成正比，与KS 的平方成反比，与进给速度成 F 正比。当加工45直线时，轮廓误差最大。当加工0或90直线时，轮廓误差与增益无关。第第第第四四四四章章章章 进进

86、进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响胺我咨稻逊爪蒸淡缔乃篓隆磋契苗譬遗槛的塔颂剪憋纺裹咱汁轩舞恋佣穴第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202495数数控控技技术术q例题 在在 X-Y X-Y 平面上铣削工件的一个平面，平面上铣削工件的一个平面， 该面与该面与 X X 轴成轴成4545角，进给速度为：角，进给速度为：F F = 450 = 450 mm / minmm / min ，K KS S 为为 152% 152% （1/1/s s），计算最大轮廓误差），计算最大轮廓误差 maxmax。 解：

87、解：第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响净永铲耪寄蹄浴肠绝溺蝇赦顾蒲卸闹叹摇诺氧诵肃秸曳慑捂盛炊刹迟浚唯第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202496数数控控技技术术2. D D 对圆弧轮廓加工精度的影响 D D 对圆弧轮廓加工精度的影响可用加工圆弧的半径变动量 R R描述。 通常 R R 的变化较为复杂，为此，可先讨论下面条件下的情况： K KSX SX = K= KSY SY = K= KS S 然后再定性的讨论其它较为复杂的情况第第第第四四四四章章章章 进进进进

88、给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响灰硷箔淫桔贞澳哗沮汛鸳羊幽婚胸儒纸剃厦劈摈汝带梅诈剧足潭怂锗血佃第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/202497数数控控技技术术qq RRRR的求取的求取的求取的求取RR+RDYDXPPAABBOFFYFX第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响暗唁市弧瞅洱陇旺鹰唁格痛俏忱礼跌像熙磋剖厦尸其无听响喝暖蜜床利嵌第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/20

89、2498数数控控技技术术qq 讨论讨论讨论讨论当当 K KSX SX = K= KSYSY ，且进给速度，且进给速度 F F 为为恒速时，恒速时， R R 是常数。只产生尺是常数。只产生尺寸误差，不产生形状误差。当寸误差，不产生形状误差。当从圆上某一点开始加工整圆时，从圆上某一点开始加工整圆时，则实际轨迹如下图所示，为什则实际轨迹如下图所示，为什么？么？第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响头肛厚循门择粉婶躺缮部拭稼老誓帮仙坷谋狂递俭绵烛椎谬疆肚秋恨谅锚第四部分进给伺服系统第四部分进给

90、伺服系统7/25/202499数数控控技技术术当当 K KSX SX K KSYSY 时，时， 此时不仅此时不仅产生尺寸误差，而且产生形状产生尺寸误差，而且产生形状误差。可以证明：误差。可以证明：当当 K KSX SX = a K= a KSYSY（a a为常数）为常数）时，圆弧插补所形成的形时，圆弧插补所形成的形状为椭圆（长轴与状为椭圆（长轴与 X X 轴成轴成4545夹角）。夹角）。当当 K KSX SX 与与 K KSY SY 无确定关无确定关系时，圆弧插补所形成的系时，圆弧插补所形成的形状为无规则的形状。形状为无规则的形状。第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系

91、系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响京宠菇恳标簧瓣逸烧娜预能稽梧藻狸抖那谴舌寅赵义离周绑薛防鞘酶柒染第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/2024100数数控控技技术术 在条件一定的情况下：在条件一定的情况下：轮廓误差轮廓误差 R R 与与 K KS S 的平方成反比；轮廓误差的平方成反比；轮廓误差 R R与与 F F 的平方成正比。因此，的平方成正比。因此，K KS S 或或 F F 可大大提高轮可大大提高轮廓加工精度。廓加工精度。轮廓误差轮廓误差 R R与与加工园弧的半径加工园弧的半径 R R成反比。在小圆成反比。在小圆弧加工时

92、，要保证加工精度，进给速度弧加工时，要保证加工精度，进给速度F F不能太高。不能太高。第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响拘宏凰鄙燥弃锄显躯毯逃摘北旬湍疮价妨论难亲帧梅管束素傲阮瓢酮甚逃第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/2024101数数控控技技术术 小结：小结：小结：小结： 在数控系统中，各轴进给伺服系统的增益均稍有差别，在进行轮廓加工时会产生轮廓误差，因此，要求各轴的 K KS S 值尽量接近，尤其是在低增益系统。目前先进的CNC系统均带有跟随误差 D D的监视和

93、 K KS S 值的显示功能。第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响耶字定漠驰才傈踞强莹麻糟粉韭捣霓挖谐枪痴岗胜宙朽哑哎多醛购烙瘫梆第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/2024102数数控控技技术术3. 跟随误差对拐角加工精度的影响 在轮廓加工过程中，常要求坐标轴瞬时启停或改变速度，这时进给伺服系统的跟随误差就会影响轮廓精度。当在铣床上加工工件的内、外拐角时，其影响尤其明显。DXXYDXXY欠程现象超程现象低增益系统低增益系统高增益系统第第第第四四四四章章章章 进进进进给

94、给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响城身动纯箍荫大嗡嗅腻固魔颁纸颜绚庆赵逮泥秽酗戌致柠踏驶溶哉惺讽绵第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/2024103数数控控技技术术 解决上述问题的办法是：在编程时使第一段先减速到零，然后再启动第二轴，在数控系统中由实现这种功能的指令，如G09、G60 等，除此之外，合理选择 K KS S 也是至关重要的。第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响蔑壕沾卷讹琳舌焊乌萧

95、鸯烤肪捎阀猛府近棉谰撒翼薛椎徽俗必厌蛮篡祈泉第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/2024104数数控控技技术术1. 1. 低速进给运动平稳性的概念低速进给运动平稳性的概念低速进给运动平稳性的概念低速进给运动平稳性的概念 进给系统在低速进给时，在驱动速度是均匀的情况下，当系统进给系统在低速进给时，在驱动速度是均匀的情况下，当系统的刚度不足、摩擦力偏大等系统参数不恰当时，就会出现执行部件的刚度不足、摩擦力偏大等系统参数不恰当时，就会出现执行部件运动时快时慢、甚至停顿的现象，这种现象称为运动时快时慢、甚至停顿的现象，这种现象称为爬行现象爬行现象爬行现象爬行现象。它是低。它是低速运动不平

96、稳的体现。速运动不平稳的体现。三、系统参数对低速进给运动平稳性的影响三、系统参数对低速进给运动平稳性的影响第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响倘赏问锄帘谁蛆入粘渺逃饵懊霞忧余胰花乳业彦殿释痕弃飞栗驯恨缕熟玻第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/2024105数数控控技技术术2.爬行现象产生的原因爬行现象产生的原因爬行现象产生的原因爬行现象产生的原因DKMF（Fs ,Fd）X0XD D点均匀向右运动点均匀向右运动点均匀向右运动点均匀向右运动MM不动（不动（不动（不动（K K

97、小和小和小和小和F Fs s作用）作用）作用）作用）弹簧（丝杆）被压缩弹簧（丝杆）被压缩弹簧（丝杆）被压缩弹簧（丝杆）被压缩K(XK(XX X0 0) MM加速加速加速加速 F Fd d F Fs sMM运动运动运动运动当当当当K(XK(XX X0 0)F)F时时时时储存能量储存能量储存能量储存能量当当当当K(XK(XX X0 0) )= =F F时时时时 M M匀速匀速匀速匀速惯性惯性惯性惯性MM继续向右继续向右继续向右继续向右 K(X K(XX X0 0) M M减速减速减速减速D D点均匀向右运动点均匀向右运动点均匀向右运动点均匀向右运动M M 停顿停顿停顿停顿 X XX X0 0=0

98、=0 若若若若MM惯性较大惯性较大惯性较大惯性较大第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响虎函捎矾胶贮靠接疮网雇狐谦喧继疲尸跑俯祝微钞振嚣谨谎箔享位且潭羊第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/2024106数数控控技技术术3. 爬行对加工精度的影响爬行对加工精度的影响爬行对加工精度的影响爬行对加工精度的影响爬行是在低速运动时产生的，因此，爬行是在低速运动时产生的，因此，在低速加工过程中易产生爬行现象，在低速加工过程中易产生爬行现象，其危害是影响进行运动平稳性其危害是影响进行运

99、动平稳性( (即均即均匀性匀性) )，其结果是；，其结果是；qq 使被加工零件的加工精度和表使被加工零件的加工精度和表 面光洁度变差；面光洁度变差；qq 机床的定位精度降低；机床的定位精度降低；qq 加剧导轨的磨损加剧导轨的磨损YXXY第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响贴脊厢饥朵兜楷变俭善钉忠戒峪乃家返窿乓弟呛搅种淋跪葛仁锑诅炸信腻第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/2024107数数控控技技术术4. 抑制爬行产生的措施抑制爬行产生的措施抑制爬行产生的措施抑制爬行产生

100、的措施qq 衡量进行运动平稳性的指标衡量进行运动平稳性的指标衡量进行运动平稳性的指标衡量进行运动平稳性的指标 临界爬行速度临界爬行速度临界爬行速度临界爬行速度V Vc c。 爬爬行行其其本本质质是是自自激激振振动动，可可以以证证明明V Vc c与与下下列列参参数数的关系为的关系为： 第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响垒悲衰冯妄絮粟畦还宿顾枣溺扮千汛乌站呕粘饲篡伸琢拱显恬铭图声鄙愤第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/2024108数数控控技技术术qq 措施措施措施措施（

101、减小（减小V Vc c的办法）的办法）改善导轨面间和摩擦特性改善导轨面间和摩擦特性 滚动滚动-静压静压-滑动滑动 ( (塑料塑料) )提高传动刚度提高传动刚度减轻运动件的重量减轻运动件的重量增加系统的阻尼增加系统的阻尼第第第第四四四四章章章章 进进进进给给给给伺伺伺伺服服服服系系系系统统统统第六节第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响伺服系统的特性对加工精度的影响赣爱匡凛躯抑葵董潍禾曙憋聊羊永栈饺风脏撩贬喳西灯扳盲轿济牟獭白胃第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/2024109数数控控技技术术内容小结内容小结1、跟随误差D 的含义及特性。 2、跟随误差D对轮廓加工精度的影响。3、系统参数对低速进给运动平稳性的影响。爸裹先躬缩咙乍残荷巡姻逐错瑰稚舅蛰粘税荣履旧绷潦创沃椭廓绕饮沸捣第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/2024110数数控控技技术术习题与思考题习题与思考题1、简述跟随误差D 的含义及特性2、简述跟随误差D对直线轮廓加工精度的影响。3、简述跟随误差D对圆弧轮廓加工精度的影响。4、简述爬行现象对加工精度的影响。5、简述抑制爬行产生的措施。琵被打雪懈掏乓翔侩孺穗搪桂腔贿傈公应划礁窟瓮银譬谦悄忧奇衡焙辉袭第四部分进给伺服系统第四部分进给伺服系统7/25/2024111数数控控技技术术