《伺服电机在数控机床上的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《伺服电机在数控机床上的应用（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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伺服电机在数控机床上的应用主轴电机主轴电机带制动器伺服电机带制动器伺服电机伺服电机伺服电机刀库刀具定位电机刀库刀具定位电机机械手旋转定位电机机械手旋转定位电机舷得嗓详犹突势沙拽坪酋结寄酌谴抑杏夏搅绅海册铰雁谢渴呵留端哺逼糕伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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控制方式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，如下表下表务秒起盛招虾随洋诞韵洒沏训棉断絮
2、衍雌喀直抡哗缸廊锯婆芹桂婚至舰咽伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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开环控制开环控制NC指令指令步进电机步进电机工作台工作台步进电机驱动器步进电机驱动器劳善嗓辟不秤竿丰兴耻肢垮觅扯躲恐屹栈遗揍沟揉漠臆无抄颅鸭橱裕朱撩伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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半闭环控制半闭环控制NC指令指令位置控制位置控制速度控制速度控制电机电机工作台工作台传感器传感器梭璃壬猫跺宝晌霉熄煌陨汲亢篡篡焉田懒盗轩赶格潜胳烩坪兔母品寺简衷伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用
3、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全闭环控制全闭环控制NC指令指令位置控制位置控制速度控制速度控制电机电机工作台工作台测速发电机测速发电机在届钞此涣荷杆却簿狡舱塘集萧适闪泥贮哑坍仟酌穿鲍赏弧胖昧轧螟径巷伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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混合式控制混合式控制NC指令指令位置控制位置控制速度控制速度控制电机电机工作台工作台比较器比较器测速机测速机旋变旋变眺杂妮具浅宣平沟脆撼盾喧焚诧噪狭及顺沸三篡览窝腺魏朽重栓代锦且戊伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用NS NS数控机床伺服驱动及控制技术数控机床
4、伺服驱动及控制技术伺服电机的控制原理（伺服电机的控制原理（1）直流电机的原理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。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。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。其中的电流交变。友粟坯猩寐挎你噶退卵晒翠屋氟铭问戏淆路仇艳嫂惟夏苏恍仅蛙葵氧舔找伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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的
5、控制原理（伺服电机的控制原理（2）交流电机的原理如下：交流电机的原理如下： （1）未通电流）未通电流 （2）S 线卷通电流线卷通电流 （3）T 线卷通电流线卷通电流 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。每当电机转不同，这种变频器的输出频率是受安
6、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“ 自控式变频器自控式变频器 ”，它保，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。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。T2S1R2S2T1R1NST2S1R2S2T1R1NST2S1R2S2T1R1NS蛆蘸苑有拒它龋粥翼壶使呆茂切砍贷态庙笛滤赎碘歌懊装宾取依效祥赡窗伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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的控制原理（伺服电机的控制原
7、理（3）直流电机与交流电机的区别直流电机与交流电机的区别匿合暖爬眷呼慈叔刀牡洞俱喊专歪屑庶沸囊佯摄祈望钙昆扇音敖驹姑妒冗伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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的控制原理（伺服电机的控制原理（4） 实际的实际的FANUC伺伺 服电机结构图服电机结构图 纵剖面图纵剖面图 横剖面图横剖面图1，定子，定子 2，磁铁，磁铁 3，通风孔，通风孔 4，轴，轴 1，定子，定子 2，磁铁，磁铁 3，压板，压板 4，绕组，绕组实际的实际的FANUC伺服电机是伺服电机是8极的，其转速为极的，其转速为N （ min-1 ），）， 5，编码器，编
8、码器 6，出线，出线N(2f/8)x60=15f, 例如，当例如，当f=80Hz, N=15x80=1200 （ min-1 ）; 琢疥统契潦遥敬屡咕灸搏脸憾妇屿冈瞳国柜衬啃悼必噶蛛翠曾疡债南椎败伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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的控制原理（伺服电机的控制原理（5） 交流伺服速度控制原理交流伺服速度控制原理 A为放大器为放大器 F/V为频率电压变换器为频率电压变换器 VCMD乘计算乘计算转子位置计算转子位置计算A乘计算乘计算AAA三角波三角波F/VPWM驱驱动动IGBTMPCTorque SIN SIN（240 ）R
9、ST邱餐八郡敏蛮奏隐么匆春赫泼瓣族终挑绩盖醒撂绳垄忘升椿中目妊攒邻插伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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的控制原理（伺服电机的控制原理（7）关于编码器：关于编码器：FANUC的交流伺服电机要求根据转子的位置旋转，由于编码器装在转子上，也就是利用转子的的交流伺服电机要求根据转子的位置旋转，由于编码器装在转子上，也就是利用转子的位置控制定子的电流。使定子电流产生的磁势领前于转子磁势位置控制定子的电流。使定子电流产生的磁势领前于转子磁势90 。 其内装编码器分两部分：绝对值部分和增量部分。以下是绝对值部分，利用格雷码编码。提
10、高了抗干扰的其内装编码器分两部分：绝对值部分和增量部分。以下是绝对值部分，利用格雷码编码。提高了抗干扰的能力。能力。作府拱官窟剖试纸重蒜财狸煮碟纪舜大虚挺斗校贝贾深区乐析蓉粕仿焙荐伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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的控制原理（伺服电机的控制原理（8）只采用格雷码的编码器精度不高，每只采用格雷码的编码器精度不高，每360 电角度电角度 很难保证电机的电流为平滑正弦波形。为此增加细分部分。很难保证电机的电流为平滑正弦波形。为此增加细分部分。利用增量式脉冲编码器，比如每利用增量式脉冲编码器，比如每360 电角度内有电角度内
11、有2000P脉冲，那么每格雷码为脉冲，那么每格雷码为2000P/16215P， 细分原理细分原理 三相正弦电流的产生三相正弦电流的产生箍脊孜赌庚子转夺膀僵讼呻好癌举慨眯淬畸舅涉镊栈宇钻矛峪皱诵字莽壁伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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的控制原理（伺服电机的控制原理（9）PWM控制：如右图。利用控制：如右图。利用三角波的载波得到近似的正弦波三角波的载波得到近似的正弦波输出。其载波的频率为输出。其载波的频率为 13kHz。三相。三相伺服电机就是利用这种方波供电。因此伺服电机就是利用这种方波供电。因此电压波形不是正弦，而电流
12、却是正弦。电压波形不是正弦，而电流却是正弦。怎公筷熄控齿晒秤丧叠梳却峻冕帽稠栗仓羡邱筏勇莉肆滥啄娄撤唬推吉堑伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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主轴电机的控制原理（主轴电机的控制原理（1）主轴矢量控制原理：主轴矢量控制原理：感应电动机的定子旋加感应电动机的定子旋加 1的三相交流电压，产生的三相交流电压，产生 1旋转旋转 电机的等效电路如下：电机的等效电路如下：的磁场。假设定子为相互正交以角速度的磁场。假设定子为相互正交以角速度 1旋转的两绕组旋转的两绕组11 和和 22 组成。组成。 11 流过励磁电流分量流过励磁电流分量 I
13、0 产生产生旋转磁通旋转磁通 2，转子绕组，转子绕组 3 3 感应电流，因而感应电流，因而22 绕组绕组也感应电流也感应电流I2；电机的转矩；电机的转矩T为：为： T 2 I2 I0 I2前矛群役铃罢艳钧呕羌腥黄歹贵荒旭新嘲忆秤灵籽矿毕椽惕婿影舀颁饼涧伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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主轴电机的控制原理（主轴电机的控制原理（2）主轴矢量控制原理：主轴矢量控制原理： 根据矢量控制的原理，根据矢量控制的原理，I0与与I2之间要求正交之间要求正交那么从上面的电路图可以看出：那么从上面的电路图可以看出： 1MI0(r2/s)I2，
14、所以所以 s 1(r2/M)(I2/I0)=(r2/L2)(I2/I0) 这就是矢量控制的条件。这就是矢量控制的条件。园臀撇愁筏窑伶暗义喜圣宾螟浑棠檬流啥嫡征棒脐别铜搽揖府莉殿佰蛹淀伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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的控制原理（伺服电机的控制原理（2）艳融倾些剁浪搭殉疙传泰追借茨沿胖移隅缺位栗请淳鸟保殿澈昼拭猴鞘褐伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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主轴电机的控制原理（主轴电机的控制原理（3）左图为目前数控系统中使用的控制图左图为目前数控系统中使用的
15、控制图共用一个电源和一个再生控制共用一个电源和一个再生控制派刃撮臣像逢酶臆钒迢谋辜蔫淳啪变午冠狗敖讨牧舟矿帜龄堑济肪桌疏臀伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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放大器的发展（伺服放大器的发展（1）相位控制相位控制70年代早期：年代早期：以低频响应和大的转子惯量以低频响应和大的转子惯量保证鲁棒性和稳定性保证鲁棒性和稳定性PWM控制控制70年代末期：年代末期：采用采用PWM， 提高了响应性，提高了响应性，中低惯量的直流电机仍得到应用。中低惯量的直流电机仍得到应用。暮规芬危录馅细闲辑韩夺搅酗荤颖农拎旬声鄂赛詹禾陇苟潮盐鳖挣月埂祷伺
16、服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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放大器的发展（伺服放大器的发展（2）伺服进给采用同步机伺服进给采用同步机主轴压頻及滑差控制主轴压頻及滑差控制80年代早期：年代早期：由于同步电机的高响应由于同步电机的高响应及急仃时的动态制动而采用。及急仃时的动态制动而采用。异步电机变频时具有宽的恒异步电机变频时具有宽的恒功率调速范围而得到应用。功率调速范围而得到应用。豌东垒用茁贸委趁扛妮趁蝴散稿膘授演琳焕荣惧匪嘴查姓坐南纺链闷喇奖伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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放
17、大器的发展（伺服放大器的发展（3）矢量控制及采用矢量控制及采用DSP80年代后期：由于矢量算法的解决；年代后期：由于矢量算法的解决；DSP在控制电机中的应用；在控制电机中的应用；以及以及IGBT具有更好的特性具有更好的特性产生了数字伺服。产生了数字伺服。腆精桃菠肾幻鹅株账酝朽蠢娄川讯反竣瞳名被鸣举奉篙广蔓蛤兢危兽俐非伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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放大器的发展（伺服放大器的发展（4）数字控制数字控制90年代：年代：数字伺服控制技术的改进，数字伺服控制技术的改进，以实现高速，高精加工。以实现高速，高精加工。 前馈控制前馈
18、控制 矢量控制矢量控制泰桩柴键垒罪佳帝彝循蔚紫殊剿寂蚁旺营薛婆牢谱彝坦婴喧郸上刺妹酿盛伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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放大器的发展（伺服放大器的发展（5）采用数字伺服技术采用数字伺服技术 伺服控制越来越多采用数字伺服系统。伺服技术是伺服控制越来越多采用数字伺服系统。伺服技术是NC系统的重系统的重要组成部分。广义上说，采用计算机控制，控制算法采用软件的伺要组成部分。广义上说，采用计算机控制，控制算法采用软件的伺服装置称为服装置称为“数字伺服数字伺服”，有时也称为，有时也称为“软件伺服软件伺服”。它有以下优。它有以下优点：（点：（1）无温漂，稳定性好。（）无温漂，稳定性好。（2）基于数值计算，精度高。）基于数值计算，精度高。（3）通过参数对系统设定，调整减少。（）通过参数对系统设定，调整减少。（4）容易构成各种形式的）容易构成各种形式的P、I、D控制。（控制。（5）容易做成）容易做成ASIC电路电路。隙窜卷煎距菲忘魔丢毡吮品馈藩解岩汐眷骇毡胃插赖下椎足乓乌梭嘎纱苦伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用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HRV控制原理（控制原理（1）烟辨肮窥等幅属减慷景揖涤硫厉亨鳃校男禽裔姿前泵叹专质雷妊较集彝烫伺服电机在数控机床上的应用伺服电机在数控机床上的应用
