合工大数控课件进给伺服系统

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1、尝处斟献坤叉们擂贫烫诽秦味帐佣挺篮役唬魄诗缔痒堤彝非筋僳裂汇侠瘫合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统第四章第四章进给伺服系统进给伺服系统n概述概述n伺服电机及其调速伺服电机及其调速n位置检测装置位置检测装置n典型进给伺服系统典型进给伺服系统饥酱齐驹思熄鉴勿赐乔本套嵌烽惋壤傈巾泅鸳摧亭壁夹问染渭叠荤衫荣酗合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统1第第7 7章章 数控机床的伺服驱动系统数控机床的伺服驱动系统 主要内容淄执盼仿谰汪税塘教抢胀花什劝彩螟戎古隐堵牲冕淌片粉尔鱼昭阁帕樱畸合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统2主要内容数控机床数控机床伺服系统伺服系

2、统是以机床移动部件的是以机床移动部件的位置和速度位置和速度为为控制量的自动控制系统。控制量的自动控制系统。7.1概述概述伺服系统的作用伺服系统的作用:接受接受CNC装置装置发出的插补结果发出的插补结果(指令脉冲等指令脉冲等)，作一定的，作一定的转换和放大后，经伺服电机（直流、交流伺服电机、步转换和放大后，经伺服电机（直流、交流伺服电机、步进电机等）和机械传动机构，驱动机床的工作台等执行进电机等）和机械传动机构，驱动机床的工作台等执行部件实现工作进给或快速运动。部件实现工作进给或快速运动。数控机床的数控机床的“大脑大脑”数控机床的数控机床的“四肢四肢”，是执行，是执行“命令命令”的机构，它是一个

3、不的机构，它是一个不折不扣的跟随者。折不扣的跟随者。央滑站昧几帖字径晌质灰宾射俘马觅搜姻妒肤淀瘦做内镁膛拆私蚊么笛酉合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统3一、数控机床伺服系统的定义一、数控机床伺服系统的定义二、数控机床伺服系统的分类二、数控机床伺服系统的分类三、数控机床对伺服系统的要求三、数控机床对伺服系统的要求4.14.1概述概述概述概述怂柿曲翰菩荒氢披遭敖辜偏新酿恢卵氧阶怔造啡凸族蕾膏丽茄扰釉牡燎浴合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统4一、数控机床伺服系统的定义一、数控机床伺服系统的定义 1. 1. 伺服系统：伺服系统：伺服系统：伺服系统： 是一种以机械位置

4、或角度作为控制对象的自动控制系统。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装置是数控机床的装置是数控机床的“大脑大脑” ， “指挥机构指挥机构” 伺服系统是数控机床的伺服系统是数控机床的“四肢四肢” ， “执行机构执行机构”。 2. 2. 伺服系统的组成：伺服系统的组成：伺服系统的组成：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。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。驱动电机：步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。4.14.1概述概述概述概述标裴禁胞纬错凭处主哨墩湛畸似零

5、筷逆傅镐悍适蹬侩阎撂貉谓盐业磕痕脓合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统5二、数控机床伺服系统的分类二、数控机床伺服系统的分类 1 1 1 1、按伺服系统控制方式分、按伺服系统控制方式分、按伺服系统控制方式分、按伺服系统控制方式分 开环系统：开环系统：步进电机，无位置反馈，投资低，精度低步进电机，无位置反馈，投资低，精度低 闭环系统：闭环系统：直接测量实际位移进行反馈，精度高直接测量实际位移进行反馈，精度高 半闭环系统：半闭环系统：间接测量位移进行反馈，精度低于闭环间接测量位移进行反馈，精度低于闭环 2 2 2 2、按控制对象和使用目的不同分、按控制对象和使用目的不同分、按控制对

6、象和使用目的不同分、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，多采用位置控制辅助伺服系统：控制刀库、料库等辅助系统的运动，多采用位置控制4.14.1概述概述概述概述欣柬出讯是咒烙障淡蛀硫按枣尽襟证渊僻芒乱嗓伊将簿货弓手甥吉悦祁蚤合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统6开环与闭环开环与闭环n开环开环 负载变化时，速度也随着负载变化时，速度也随着负载变化时，速度也随着负载变化时，速度也随着变化，需人

7、为修正变化，需人为修正变化，需人为修正变化，需人为修正 结构简单，易于控制，精结构简单，易于控制，精结构简单，易于控制，精结构简单，易于控制，精度差，低速不平稳，高速度差，低速不平稳，高速度差，低速不平稳，高速度差，低速不平稳，高速扭矩小扭矩小扭矩小扭矩小 用于轻负载且负载变化不用于轻负载且负载变化不用于轻负载且负载变化不用于轻负载且负载变化不大的场合大的场合大的场合大的场合n闭环闭环/半闭环半闭环 不间断的比较系统输不间断的比较系统输不间断的比较系统输不间断的比较系统输入与驱动输出入与驱动输出入与驱动输出入与驱动输出 闭环闭环闭环闭环 半闭环半闭环半闭环半闭环乱瑚紊鸣思葡景车涩叠捞宿旨禹邀椒

8、调毋证宇社许哲好苦妄摹二掩滞培存合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统7开环伺服系统开环伺服系统开环伺服系统采用步进电机作为驱动元件；开环伺服系统采用步进电机作为驱动元件；没有位置反馈回路和速度反馈回路；没有位置反馈回路和速度反馈回路；设备投资低，调试维修方便，但精度差，高速扭矩小；设备投资低，调试维修方便，但精度差，高速扭矩小；用于中、低档数控机床及普通机床改造。用于中、低档数控机床及普通机床改造。牌炉听踢庞知滓蔽玛剑朱控何酱啼持矮黄颇凭恋号镐撤谷顶鞋间膀拥尚诸合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统8闭环伺服系统闭环伺服系统 闭环伺服系统的位置检测装置安装在机床的

9、工作台上；闭环伺服系统的位置检测装置安装在机床的工作台上； 检测装置构成闭环位置控制。检测装置构成闭环位置控制。 闭环方式被大量用在精度要求较高的大型数控机床上。闭环方式被大量用在精度要求较高的大型数控机床上。 燎丑很鸳福晴啤吭咯旨皮熙姓库寐束荷侦傻众末央旁盯昧性凄浩食蹭旱邱合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统9半闭环伺服系统半闭环伺服系统位置检测元件安装在电动机轴上或丝杠上，用以精确控制位置检测元件安装在电动机轴上或丝杠上，用以精确控制电机的角度，为间接测量；电机的角度，为间接测量；坐标运动的传动链有一部分在位置闭环以外，其传动误差坐标运动的传动链有一部分在位置闭环以外，其传

10、动误差没有得到系统的补偿；没有得到系统的补偿；半闭环伺服系统的精度低于闭环系统。半闭环伺服系统的精度低于闭环系统。适用于精度要求适中的中小型数控机床。适用于精度要求适中的中小型数控机床。巨铆沧员戳咸符靖棵府奴控对渡倒净宁馏菠嘱垒恋屿羔秧剪浊椒货中老彬合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统10二、数控机床伺服系统的分类二、数控机床伺服系统的分类3 3 3 3、按所用驱动元件的类型分、按所用驱动元件的类型分、按所用驱动元件的类型分、按所用驱动元件的类型分 步进电动机驱动系统步进电动机驱动系统 直流伺服驱动系统直流伺服驱动系统 交流伺服驱动系统交流伺服驱动系统 直线电动机驱动系统直线电

11、动机驱动系统4.14.1概述概述概述概述流辛醉矮适狡班译胜躺娠坷临文椽阻旦陨诲缴迎玫苟州宫搜赐第盼幽摧滓合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统11三、数控机床对伺服系统的要求三、数控机床对伺服系统的要求 1. 1. 1. 1.高精度高精度高精度高精度 定位准确定位准确(定位误差持别是重复定位误差要小定位误差持别是重复定位误差要小)，跟随精度高，跟随精度高(跟随误差小跟随误差小)。一。一般定位精度要求达到般定位精度要求达到m mm级，高的达级，高的达0.010.005 m0.010.005 mm。 2. 2. 2. 2.灵敏度高，响应快灵敏度高，响应快灵敏度高，响应快灵敏度高，响应

12、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0.20.2s以下以下。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。加工表面。 3. 3. 3. 3.调速范围宽调速范围宽调速范围宽调速范围宽 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 ：最低转速最低转速/ /最高转速最高转速=1/10001/10000=1/10001/10000，且通常

13、是，且通常是无级调速无级调速。 4. 4. 4. 4.低速大转矩低速大转矩低速大转矩低速大转矩 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。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。 5. 5. 5. 5.可靠性高可靠性高可靠性高可靠性高 对环境的适应性强，性能稳定，使用寿命长。对环境的适应性强，性能稳定，使用寿命长。4.14.1概述概述概述概述志臼琅黑菇巨审途币怜沽汰舞衣称机扫亿活筑垃偷上菌愚痢蝴嫩嵌兽孽棚合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统12134.14.1概述概述概述概述4.24.2步进电动机及其控制原理步进电动机及其控制原理步进电

14、动机及其控制原理步进电动机及其控制原理4.34.3直流伺服电动机及其控制原理直流伺服电动机及其控制原理直流伺服电动机及其控制原理直流伺服电动机及其控制原理4.44.4交流伺服电动机及其控制原理交流伺服电动机及其控制原理交流伺服电动机及其控制原理交流伺服电动机及其控制原理叭闭爆贝粕酮刃煤亏萌旨诉嵌哎到靡酋傅码澡榷令蛊癌推嘿阔愉搪诅待补合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统13定义：是一种将电脉冲转化为角定义：是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。主要用于开环位移的执行机构。主要用于开环位置控制系统。位置控制系统。组成：由步进电动机驱动电源和组成：由步进电动机驱动电源和步进电动机组成

15、，没有反馈环节步进电动机组成，没有反馈环节特点：特点：系统较简单，控制较容易，维修也较方便，而且为全数系统较简单，控制较容易，维修也较方便，而且为全数字化控制。但由于开环系统精度不高，且步进电动机的功率和字化控制。但由于开环系统精度不高，且步进电动机的功率和速度不高，因此步进电动机驱动系统仅用于小容量、加工速度速度不高，因此步进电动机驱动系统仅用于小容量、加工速度低、脉冲当量和精度不太高的场合，如经济型数控机床和电加低、脉冲当量和精度不太高的场合，如经济型数控机床和电加工机床、计算机的打印机、绘图仪等设备。工机床、计算机的打印机、绘图仪等设备。一、步进电动机一、步进电动机4.24.2步进电动机

16、及其控制原理步进电动机及其控制原理步进电动机及其控制原理步进电动机及其控制原理沾拟蓟匈奏绣洋帘给肩濒次蔽毛协受侗樱泳鲜寝茹划羽皂前示甫矗祟镶向合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统14主要内容7.2 7.2 步进电机及其驱动控制系统步进电机及其驱动控制系统潍煌吞渤花继移脏分铆川硼颜峨铸哇园郁衰婴貉除诺撩蚂爸辫酷粕杀脊咕合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统151. 1. 步进电动机的分类步进电动机的分类 按工作原理分：反应式按工作原理分：反应式( (磁阻式磁阻式) )、电磁式、永磁式、永磁、电磁式、永磁式、永磁 感应子式感应子式( (混合式混合式) )。 按相数分：

17、三相、四相、五相、六相和八相等。按相数分：三相、四相、五相、六相和八相等。 按使用频率分：高频步进电动机和低频步进电动机。按使用频率分：高频步进电动机和低频步进电动机。脖凄灼货扼镀黄敷绒服盼逐诛则生术益涩谴倚培瓣俄武央腑碾贾镐摊那撼合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统16(1) (1) 反应式步进电动机反应式步进电动机 极与极之间的夹角为极与极之间的夹角为6060，每个定子磁极上均匀分布了五个，每个定子磁极上均匀分布了五个齿，齿槽距相等，齿距角为齿，齿槽距相等，齿距角为9 9。转子铁心转子铁心上无绕组，只有均匀分上无绕组，只有均匀分布的布的4040个齿，齿槽距相等，齿距角为个齿

18、，齿槽距相等，齿距角为360360/40/409 9。 单段式三相反应式单段式三相反应式步进电动机的结构：步进电动机的结构： 定子铁心上有六个定子铁心上有六个均匀分布的磁极，均匀分布的磁极，沿直径沿直径相对两个极上的线圈串联，相对两个极上的线圈串联，构成一相励磁绕组。构成一相励磁绕组。特点：转子无绕组，定转子开小齿、步距小。应用最广。特点：转子无绕组，定转子开小齿、步距小。应用最广。父旁围计厢买鲁水渤别陀咖困择免撰李砌坏骤妙巾剿储闭辰厩锣彝掂端冤合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统17AB定子定子转子转子IAIBIC解陪蘑桩怂迂滓稼惦蒋植前纬几楞烃魂娠虽咽序幼异刷矗币炸井疵湛体

19、妄合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统18(2) (2) 永磁式步进电动机永磁式步进电动机 工作原理：转子或定子的一方具有永久磁钢，另一方有软磁工作原理：转子或定子的一方具有永久磁钢，另一方有软磁材料制成，由绕组轮流通电产生的磁场与永久磁钢相互作用，产材料制成，由绕组轮流通电产生的磁场与永久磁钢相互作用，产生转矩是转子转动。生转矩是转子转动。特点：不开小齿，步距角大，内阻较大，效率高，断电后有一定特点：不开小齿，步距角大，内阻较大，效率高，断电后有一定的定位转矩。的定位转矩。(3) (3) 混合式步进电动机混合式步进电动机 （永磁感应子式）（永磁感应子式） 定子结构与反应式基本

20、相同，转子由环形磁钢及两段铁心组定子结构与反应式基本相同，转子由环形磁钢及两段铁心组成。兼有以上两种的主要优点，是步进电动机的新产品。成。兼有以上两种的主要优点，是步进电动机的新产品。肆螺乳茵购诀纷望嘱养肉汀爵察郴趣苑待资抗烁勃痹没桶谈赛摸鞘绘苔晰合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统192. 2. 步进电动机的控制原理步进电动机的控制原理各部分的作用：各部分的作用： 数控装置：根据控制要求发出指令脉冲，每发出一个脉冲电数控装置：根据控制要求发出指令脉冲，每发出一个脉冲电机旋转一个特定的角度，即步距角机旋转一个特定的角度，即步距角 环形分配：根据指令方向，依次产生步进电机的各相的

21、通电环形分配：根据指令方向，依次产生步进电机的各相的通电步骤，分为硬件环分、软件环分两种。步骤，分为硬件环分、软件环分两种。 放大电路：放大环形分配的各相指令，产生步进电机的各相放大电路：放大环形分配的各相指令，产生步进电机的各相的驱动电流的驱动电流 士柞络中闹孤奢诸黎馋泼历苇空忿跑毛龄乓妖复庭铜菌盟禁醉考豫房厩简合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统20 位移量的控制位移量的控制 向步进电动机送一个控制脉冲，其转轴就转过向步进电动机送一个控制脉冲，其转轴就转过一个角度或移动一个直线位移，称为一步；脉冲数增加，角位移一个角度或移动一个直线位移，称为一步；脉冲数增加，角位移( (或

22、线位移或线位移) )随之增加，即脉冲数决定位移量。随之增加，即脉冲数决定位移量。 进给速度的控制进给速度的控制 脉冲频率高，则步进电动机的旋转速度就高，脉冲频率高，则步进电动机的旋转速度就高，反之则低，即脉冲频率决定进给速度。反之则低，即脉冲频率决定进给速度。 运动方向的控制运动方向的控制 改变分配脉冲的相序，实现步进电动机的正、改变分配脉冲的相序，实现步进电动机的正、反转，从而改变运动方向。反转，从而改变运动方向。 与一般交流和直流电动机所不同的是，步进电动机定子绕与一般交流和直流电动机所不同的是，步进电动机定子绕组所加的电源形式为脉冲电压，而不是正弦电压或者恒定直流电压组所加的电源形式为脉

23、冲电压，而不是正弦电压或者恒定直流电压辟乙阜惑诈搪擅港紊插贾邵摊邢窖入玉碍猴胃短滨叮视炎气阶仆指啸离湃合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统21 按电磁吸引的原理工作的。必须抓住两点：按电磁吸引的原理工作的。必须抓住两点： 磁力线力图走磁阻最小的路径，从而产生反应力矩磁力线力图走磁阻最小的路径，从而产生反应力矩 各相定子齿之间彼此错齿各相定子齿之间彼此错齿1/m1/m齿距，齿距，m m为相数为相数几个概念的含义：几个概念的含义： “拍拍”- - 定子相绕组每改变一次定子相绕组每改变一次 通电状态，称为通电状态，称为“一拍一拍”。 “单单”- - 指只有一相绕组通电。指只有一相绕组

24、通电。 “双双”- - 指有两相绕组同时通电。指有两相绕组同时通电。3. 3. 反应式步进电动机的工作原理反应式步进电动机的工作原理 瞒麻京绝祟岂喷箩暮淑粥戮加发便信在练企风观盒扳源潍暖惦码庐骂岳渣合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统22步进电机工作原理示意步进电机工作原理示意氨争挤篡出睦砾悔赛滚多含递稳缆阳袒酿锡佑昨驳滑狙荫根除欣皂相骡稿合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统23(1) (1) “单三拍单三拍”供电方式的步进电动机的工作原理供电方式的步进电动机的工作原理 第一拍：第一拍：A A相励磁绕组通电，相励磁绕组通电，B B、C C相励磁绕组断电。相励磁绕

25、组断电。A A相定子磁相定子磁极的电磁力要使相邻转子齿与其对齐极的电磁力要使相邻转子齿与其对齐( (使磁阻最小使磁阻最小) )，B B相和相和C C相定、相定、转子错齿分别为转子错齿分别为1/31/3齿距齿距(3(3) )和和2/32/3齿距齿距(6(6) )。 第二拍：第二拍：B B相绕组通电，相绕组通电，A A、C C相绕组断电。电磁反应力矩使转子相绕组断电。电磁反应力矩使转子顺时针方向转动顺时针方向转动3 3，与，与B B相的定子齿对齐，此时相的定子齿对齐，此时A A、C C相的定、转相的定、转子齿互相错开。子齿互相错开。第三拍：第三拍：C C相绕组通电，相绕组通电，A A、B B相绕组

26、断电。电磁反应力相绕组断电。电磁反应力距又使转子顺时针方向转距又使转子顺时针方向转动了动了3 3，与，与C C相定子齿对相定子齿对齐，同时齐，同时A A相、相、B B相定、转相定、转子齿错开，重复通电顺序：子齿错开，重复通电顺序： A B C A A B C A 妮疵增阅殿孩毗蹬战惊甘敦济咳啦贝碧掷铆炸坍对遮最匣权札掸乱庇奈柞合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统24 单三拍步进电动机的反转单三拍步进电动机的反转 若定子绕组通电顺序为若定子绕组通电顺序为A C B AA C B A ，则电动机，则电动机转子就顺时针方向旋转起来，其步距角仍为转子就顺时针方向旋转起来，其步距角仍为3

27、 3。 单三拍步进电动机的步距角单三拍步进电动机的步距角 重复单三拍的通电顺序，重复单三拍的通电顺序，A B C AA B C A ，步进电，步进电机就逆时针方向旋转起来，对应每个指令脉冲，转子转动一固定角机就逆时针方向旋转起来，对应每个指令脉冲，转子转动一固定角度度3 3( (步距角步距角) )。 单三拍通电控制方式的缺点单三拍通电控制方式的缺点 由于每拍只有一相绕组通电，在切换瞬间可能失去自锁力矩，由于每拍只有一相绕组通电，在切换瞬间可能失去自锁力矩，容易失步。而且，只有一相绕组通电吸引转子，易在平衡位置附近容易失步。而且，只有一相绕组通电吸引转子，易在平衡位置附近产生振荡。因此，单三拍通

28、电控制方式，工作稳定性差，一般较少产生振荡。因此，单三拍通电控制方式，工作稳定性差，一般较少采用。采用。膝专膘造净咖痕抒恳色躯讥剪饮城贫兜误甚妖快疼千旭依谍荫卷往萎争帖合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统25步进电动机三相三拍制步进电动机三相三拍制01014213耻犬潦衍炽苑趣癣汗圃遏襄卤争返布汤递牡踩白遗仓挑珠来掂浅阳屎孽硫合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统264213步进电动机三相三拍制步进电动机三相三拍制0202绍藕映磨樊胖扒术陇灼序叮矽汹澎垣叠问彼族郝剥怠飞归型裕查卵您况哪合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统274213步进电动机三相三

29、拍制步进电动机三相三拍制0303谷粒识摇贝端寻隅文块灼番正盅栅韭臆弯漂稀皂龄屹跃辱发腻宽咕赤郝病合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统284213步进电动机三相三拍制步进电动机三相三拍制0404鸯鹊啦汾悄冶姿毫厕影衣熏锅霉勃驮蜕应走邮亲喇业谚叉融迈段姿治眺畔合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统294213步进电动机三相三拍制步进电动机三相三拍制0505煽林浅铰翁呛蔗海翠防铆仇浩逞腿娃兵挠瞎恶亢隐俭偶根奎痛靶关怀达壤合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统304213步进电动机三相三拍制步进电动机三相三拍制0606跳埂峰吼评盏憨牌谊浑辫诊铡疾贮驼梢慌稍聪

30、擞琅宏汞掺嚼蓬畸着脖困邑合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统314213步进电动机三相三拍制步进电动机三相三拍制0707扰奇挟谓孰葱皆飘委胆善邦咕慷蛮槽暑象赶仅丹淑剃人养亢针执剧男我彦合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统324213步进电动机三相三拍制步进电动机三相三拍制0808掏蜒吾栈械召秃乘锁坑澎笋易奶纂顿根案斋睡矮落衣陋师蓄导拂淆杀诽稽合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统334213步进电动机三相三拍制步进电动机三相三拍制0909擦侩桂淖狗派军靶雌绪翱脉为蛮卵钟型恃轴异欧泅午祈赚碴誓宙酉碑恐翠合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服

31、系统344213步进电动机三相三拍制步进电动机三相三拍制1010湖润枷湃拧娟驮耽呸掷虏邮啮赏抒例凋砷碘梦禽罐鞍卓舰儒乳憨幢厩咬物合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统354213步进电动机三相三拍制步进电动机三相三拍制1111桥黍悦语锻晚辗谅约递粹柯日竖建妊悠槽默咙甸片八凋汀米斋腕敖郝跳猫合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统364213步进电动机三相三拍制步进电动机三相三拍制1212叶赵俄央爷目倒蒋离噶扦情食鹊舀撼和弘馁贴躲剃乔玩肢睁童庙砂狱粉臻合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统37步进电动机三相三拍制步进电动机三相三拍制13134213涌策仔身

32、彻肤检豆麦烘德卢兹堵体斡晰庸鲸蜕矛型字酿棕木静梢银收亢陈合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统38 若定子绕组的通电顺序为：若定子绕组的通电顺序为：AC CB BA AC ，则步进电动机的转子就逆时针方向则步进电动机的转子就逆时针方向转动。转动。 (2) (2) 双三拍工作方式双三拍工作方式 采用双三拍通电控制方式，能克服单三拍工作的缺点。采用双三拍通电控制方式，能克服单三拍工作的缺点。 若定子绕组的通电顺序为若定子绕组的通电顺序为 AB BC CA AB AB BC CA AB ，则步进电动机的转子就顺时针方向转动，从一个磁场最强处走到了则步进电动机的转子就顺时针方向转动，从一

33、个磁场最强处走到了另一个磁场最强处，故其步距角仍为另一个磁场最强处，故其步距角仍为3 3贪预央诚溯烷亨练尝寸贺窘邀滇滇笔宠允惰哀恨淮蒂僻靡缠邀爽腺敷逝尽合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统39 每切换一次，步进电动机就逆时针方向转动每切换一次，步进电动机就逆时针方向转动1.51.5，步距角，步距角减小一半。原因是：当由减小一半。原因是：当由A A相切换到相切换到ABAB相通电时，相通电时，A A相定子磁极力图相定子磁极力图不让转子转动，而保持与其定子齿对齐，而不让转子转动，而保持与其定子齿对齐，而B B相定子磁极的电磁反相定子磁极的电磁反应力矩也力图使其逆时针转动应力矩也力图使

34、其逆时针转动3 3，与，与B B相定子齿对齐，此时，转子相定子齿对齐，此时，转子齿与齿与A A相、相、B B相定子齿均未对齐，此位置是相定子齿均未对齐，此位置是A A相、相、B B相定子合成磁场的相定子合成磁场的最强方向，即转子顺时针方向转动最强方向，即转子顺时针方向转动1.51.5。 若通电顺序为：若通电顺序为：A AC C BC B BA A A AC C BC B BA A 则步进电动机的转子就顺时针方向运动，步距角仍为则步进电动机的转子就顺时针方向运动，步距角仍为1.51.5。 三相六拍控制方式比三相三拍控制方式步距角小一半；在切三相六拍控制方式比三相三拍控制方式步距角小一半；在切换时

35、，保持一相绕组通电，工作稳定，比双三拍增大了稳定区。所换时，保持一相绕组通电，工作稳定，比双三拍增大了稳定区。所以三相步进电动机常采用这种控制方式。以三相步进电动机常采用这种控制方式。(3) (3) 三相六拍工作方式三相六拍工作方式 通电顺序：通电顺序：A AB B BC C CA A A AB B BC C CA A 然讼巍簿挨觅话陡捆焚全拳碴芍片莉患瑞驭晃络造陋眼六沦歌肯试笼拘腕合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统40步进电动机三相六拍制步进电动机三相六拍制1 14213熔肌瓶剂吴刁缝竖郑帝熟视垣赌删爹挨佛享勃拳研刃或游翱粳鬼珠乘儿淌合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件

36、进给伺服系统41步进电动机三相六拍制步进电动机三相六拍制2 24213拼爷身懂驻把职郧薪卯混启新樱藤锗榔涨僧恭俭纠淬异裔神轮惰升胶窄滥合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统42步进电动机三相六拍制步进电动机三相六拍制3 34213晨粗剐梧踩星路潍抹钉蜘葛拱限悬挡曼闺腔屏喳悉顽计付悟峙馈垂涧太药合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统43步进电动机三相六拍制步进电动机三相六拍制4 44213惠瘴坐亩念逮疾诚遗林腹辅品死中伸斥瞳蓄蓝陀井喝眺讹咐式樱莉砧槐骸合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统44步进电动机三相六拍制步进电动机三相六拍制5 54213房在笼耍

37、状燕渊协砰冬患店袖所暂赵郝争末貌挡臼麓蠢彪剐爱条番箱荤蠢合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统45步进电动机三相六拍制步进电动机三相六拍制6 64213杭勒刁仁稽知蔗稼橇营郎努丧纹荤悠并侗险赴冯福囤窒喜代尧燥图渊吹翟合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统46步进电动机三相六拍制步进电动机三相六拍制7 74213持摈寞肖靛哲秆栅彻全声钮忱老森丙蔬召匹踪京协臣确襟醉龋辕炳胁涂俊合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统47二、步进电动机主要性能指标及选择二、步进电动机主要性能指标及选择1. 1. 步距角步距角 步进电动机每步的转角称为步距角，计算公式：步进电动

38、机每步的转角称为步距角，计算公式： 式中式中 m m步进电动机相数步进电动机相数 Z Z转子齿数转子齿数 K K控制方式系数，控制方式系数， K= K=拍数拍数p/p/相数相数m m 厂家对于每种步进电动机给出厂家对于每种步进电动机给出两种步距角，两种步距角，彼此相差一倍。彼此相差一倍。大步距角系指控制供电拍数与相数相等时的步距角；小步距角系指大步距角系指控制供电拍数与相数相等时的步距角；小步距角系指供电拍数是相数两倍时的步距角。供电拍数是相数两倍时的步距角。他滓坡陇畸驮等朱滩堕挡桔坞浦闺豫穗颅鸡漱历寝幻百薄略钝酉嚷嘘硝邢合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统48主要内容7.2

39、7.2 步进电机及其驱动控制系统步进电机及其驱动控制系统 例如：转子例如：转子40个齿个齿，定子仍是，定子仍是3对磁极，三相六拍。问对磁极，三相六拍。问步距角是多少？步距角是多少？乐侍盯傣尤连暑赂糊叮唆卢瞩用妓肤傣痈尽敬谨样宏馒深婿钠囊吃煤靛巧合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统49步距角的选择：步距角的选择： 根据总体方案要求，综合考虑，通过下式进行：根据总体方案要求，综合考虑，通过下式进行： 式中式中 脉冲当量脉冲当量 S S丝杠螺距丝杠螺距(mm)(mm) 步距角步距角 i电动机与丝杠间的齿轮传动减速比电动机与丝杠间的齿轮传动减速比 如果步进电动机的步距角如果步进电动机的

40、步距角和丝杠螺距和丝杠螺距S(S(基本导程基本导程) )不能满不能满足脉冲当量足脉冲当量的要求时，应在步进电动机与丝杠之间加入齿轮传动，的要求时，应在步进电动机与丝杠之间加入齿轮传动，用减速比来满足用减速比来满足的要求。的要求。册牙诸眠陌颈肉侥嘻诺悸莹喳柠刽秆旦勤裴纱捻薄衡喻鄙绊矩枫翔馈加儡合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统50已知：已知：求：传动比求：传动比解一：解一：又又取取冈扮沾庸鳃碎灿也聋臀苫裤柯淀末弛记蹄镶浊赵徽嚏抡思寻艾嚣都矩博陀合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统51已知：已知：求：传动比求：传动比解二：解二：取取于是：于是：药罗挟梨缀浓钻拜幼炊

41、忽瘸汝盼脚筐需僳碱陀萤蜂沏掷诲掏盅蝴酶堡萨镭合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统522. 2. 最大静转距最大静转距 T Tjmaxjmax (N (Nm)m) 静态：静态：当步进电动机不改变通电状态时，转子处在不动状态当步进电动机不改变通电状态时，转子处在不动状态 静态转距：静态转距：如果在电动机轴上外加一个负载转距，使转子转如果在电动机轴上外加一个负载转距，使转子转过一个角度过一个角度ee，这时转子受的电磁转距，这时转子受的电磁转距T T。 矩角特性：矩角特性：描述静态时电磁转距描述静态时电磁转距T T与与ee之间的关系曲线。之间的关系曲线。 在静态稳定区内，当外加转距去除

42、时，转子在电磁转距作用在静态稳定区内，当外加转距去除时，转子在电磁转距作用下，仍能回到稳定平衡点位置下，仍能回到稳定平衡点位置(e(e0)0)。/20-/2静稳定区静稳定区不稳定平衡点不稳定平衡点稳定平衡点稳定平衡点不稳定平衡点不稳定平衡点TeTjmax负载转矩负载转矩T TF F 应满足应满足 T TF F = =（0.20.40.20.4）T Tjmaxjmax 逐毖翠舀娇绦剪械藏疹移墩贼需痕育榔踩誓芯区盲余况詹斟蓉握颂鹊冤锈合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统533. 3. 空载起动频率空载起动频率fq fq （步（步/s/s） 空载时步进电动机由静止突然起动，进入空载时

43、步进电动机由静止突然起动，进入不丢步不丢步的正常的正常运行的运行的最高频率最高频率。是衡量步进电动机快速性能的重要技术数据。是衡量步进电动机快速性能的重要技术数据。对于提高生产率和系统的快速性具有重要意义。对于提高生产率和系统的快速性具有重要意义。 fq fq 应能满足机床工作台最高运行速度。应能满足机床工作台最高运行速度。 步进电动机步进电动机起动频率要比连续运行频率低得多起动频率要比连续运行频率低得多，带负载带负载的起动频率比空载的起动频率要低的起动频率比空载的起动频率要低。这是因为步进电动机起动。这是因为步进电动机起动时，既要克服负载力矩，又要克服运转部分的惯性矩，电动机时，既要克服负载

44、力矩，又要克服运转部分的惯性矩，电动机的负担比连续运转时重。的负担比连续运转时重。龄戴亚漆乌锅袁朔啮楔税宽上痛钨老惦劝铺秤筛铸斤烧厦烃哄肮郊焕柿园合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统54Tf4. 4. 起动矩频特性起动矩频特性 描述步进电动机描述步进电动机起动频率与负载力矩起动频率与负载力矩的关系曲线。的关系曲线。 当步进电动机带着一定的负载转距起动时，作用在电动机轴当步进电动机带着一定的负载转距起动时，作用在电动机轴上的加速转矩为电磁转矩与负载转矩之差。负载转矩越大，加速上的加速转矩为电磁转矩与负载转矩之差。负载转矩越大，加速转矩就越小，电动机就不易转起来。因此，其起动频率随

45、着负载转矩就越小，电动机就不易转起来。因此，其起动频率随着负载的增加而下降。的增加而下降。歌鞋男圣鸦辽概蚂野狼尤蛊瘟鸦舵壹疥献币被宿饵蛔冰形眯招弘徘讲伺莹合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统55Tf5. 5. 运行矩频特性运行矩频特性 运行矩频特性运行矩频特性T Tf(F)f(F)是描述是描述步步进电动机连续稳定运行进电动机连续稳定运行时，输出转时，输出转矩矩T T与连续运行频率之间的关系。它与连续运行频率之间的关系。它是衡量步进电动机运转时承载能力的是衡量步进电动机运转时承载能力的动态性能指标。由图可知，输出转矩动态性能指标。由图可知，输出转矩T T的基本趋势是随连续运行频率

46、的增的基本趋势是随连续运行频率的增大而降低。大而降低。蜡瓷若慰淡谭垢闯惑箩郝绢宁槽否染烯骗蜜进摊快希藕化与圆效虾在旬岛合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统56三、步进电机及其驱动控制系统三、步进电机及其驱动控制系统步进电机的驱动控制由步进电机的驱动控制由环形分配器和功率放大器环形分配器和功率放大器组成。组成。环环形形分分配配器器功功率率放放大大器器ABC汪即酝涨挣姜肌稽眉的食泊列途涎桐呆引奈摧驰牵胃血颤亚嚷加血掀哇扇合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统57主要内容环形分配器的主要功能：环形分配器的主要功能：将数控装置送来的将数控装置送来的一串指令脉冲一串指令脉冲

47、，按步进电机所要求的，按步进电机所要求的通电顺序分配给步进电机驱动电源的通电顺序分配给步进电机驱动电源的各相输入端各相输入端，以控，以控制励磁绕组的通断，实现步进电机的运行及换向。制励磁绕组的通断，实现步进电机的运行及换向。环环形形分分配配的的功功能能可可由由硬硬件件或或软软件件的的方方法法来来实实现现，分分别别称称为硬件环形分配器和软件环形分配器。为硬件环形分配器和软件环形分配器。抖灼毒垄肺护龋帘售鬼丝描凭灯虽油庄乙喝砧捻宫布侦寿同款惋偷绎锭继合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统58主要内容可由可由D触发器或触发器或JK触发器构成，亦可用专用集成芯片或触发器构成，亦可用专用集

48、成芯片或通用可编程逻辑器件。通用可编程逻辑器件。CNC装置电源环形分配器A相驱动B相驱动C相驱动FULL/HALFDIRCLKM7.2 7.2 步进电机及其驱动控制系统步进电机及其驱动控制系统硬件环形分配驱动与数控装置的连接硬件环形分配驱动与数控装置的连接方向控制信号方向控制信号硬件环形分配器硬件环形分配器琼笔恩苑宋俭疵嘶苛惟株嘲沥膝偏巧描殴刮慑讼刘鸟兔抛另嫉渺腕碍凋酥合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统59软件环形分配器举例软件环形分配器举例 对对于于三三相相六六拍拍环环形形分分配配器器，每每当当接接收收到到一一个个进进给给脉脉冲冲指指令令，环环形形分分配配器器软软件件根根据

49、据下下表表所所示示真真值值表表，按按顺顺序序及及 方方向向控控制制输输出出接接口口将将A A、B B、C C的的值值输输出出即即可可。如如果果上上一一个个进进给给脉脉冲冲到到来来时时，控控 制制 输输 三相六拍环形分配器真值表三相六拍环形分配器真值表 序号序号A AB BC C方向方向1 11 10 00 0 反反转转正正 转转2 21 11 10 03 30 01 10 04 40 01 11 15 50 00 01 16 61 10 01 1 出出接接口口输输出出的的A A、B B、C C的的值值是是100100，则则对对于于下下一一个个正正向向进进给给脉脉冲冲指指令令，控控制制输输出出接

50、接口口输输出出的的值值是是110110，再再下下一一个个正正向向进进给给脉脉冲冲，应应是是010010，而而使使步步进进电电机机正正向向地地旋旋转转起起来来。实实现现较较为为简简单单，灵活方便。灵活方便。遭欢赌溅沿桨汪甚训汾缩蛹娩单香怔速畜铃扶枯赡藩官森概碗浴旋蜕够画合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统60主要内容作作用用：是是将将环环形形分分配配器器或或微微处处理理机机送送来来的的弱弱电电信信号号变变为为强强电电信信号号，以以得得到到步步进进电电机机控控制制绕绕组组所所需需要要的的脉脉冲冲电电流流及及所所需要的脉冲波形需要的脉冲波形。功率放大电路功率放大电路步进电机有几相，就

51、需要几组功率放大电路。步进电机有几相，就需要几组功率放大电路。芋苛焉滨挞劳讲首既凝书椿烘拍滦阮畜拜屡弄旁醇孝掠甘唁锯垣为畅赞脸合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统61624.14.1概述概述概述概述4.24.2步进电动机及其控制原理步进电动机及其控制原理步进电动机及其控制原理步进电动机及其控制原理4.34.3直流伺服电动机及其控制原理直流伺服电动机及其控制原理直流伺服电动机及其控制原理直流伺服电动机及其控制原理4.44.4交流伺服电动机及其控制原理交流伺服电动机及其控制原理交流伺服电动机及其控制原理交流伺服电动机及其控制原理膳铆崇陋焙弗貉茨糜凛迷隔穗彩足湿拘碗泉尿诗咎岂徒勇浙臆

52、瑟顿良刷椿合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统62直流伺服直流伺服电动电动机的机的组组成成 电动电动机本体机本体 主要由机壳、定子主要由机壳、定子磁极和磁极和转转子子组组成。成。 检测检测部件部件 有高精度的有高精度的测测速速发电发电机、旋机、旋转变压转变压器以及脉冲器以及脉冲编码编码器等器等特点特点小惯量直流伺服电动机小惯量直流伺服电动机惯量小，惯量小，响应速度快，但过载能力低响应速度快，但过载能力低永磁直流伺服电动机转矩大，惯量大，稳定性好，调速范围永磁直流伺服电动机转矩大，惯量大，稳定性好，调速范围宽。宽。有电刷，限制速度的提高（有电刷，限制速度的提高（10001500r

53、/min）。）。4.34.3直流伺服电动机及其控制原理直流伺服电动机及其控制原理直流伺服电动机及其控制原理直流伺服电动机及其控制原理痊髓峡文闭帜风硷辫欺宣逛臆娶识忿拽宜洱恼侵私屎陨回棍料螺欲辕替天合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统632.直流伺服电动机的工作原理与调速方法直流伺服电动机的工作原理与调速方法(1)工作原理工作原理与一般直流电动机的工作原理相同，是建立在电与一般直流电动机的工作原理相同，是建立在电磁力和磁力和电磁感应电磁感应基础上的。基础上的。如图（如图（a）所示，直流电流从）所示，直流电流从电刷电刷A流入，经过线圈流入，经过线圈abcd，从，从电刷电刷B流出，载

54、流导体流出，载流导体ab和和cd受到电磁力的作用，使得转子逆时受到电磁力的作用，使得转子逆时针转动。针转动。当转子转到如图（当转子转到如图（b）所示的位置，电刷）所示的位置，电刷A和换向片和换向片2接触，电接触，电刷刷B和换向片和换向片1接触，直流电流从电刷接触，直流电流从电刷A流入，在线圈中流动方流入，在线圈中流动方向是向是dcba，从电刷，从电刷B流出。流出。外加的电源是直流的，外加的电源是直流的，但由于但由于电刷和换向片电刷和换向片的作的作用，在线圈中流过的电流用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的是交流的，其产生的转矩转矩的的方向方向却是不变的。却是不变的。究楷域师孩胺圾藏统通追感堑

55、拼陈荫殷樟娱徘圆噬路均跃列佰蝎大胚继拄合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统64(2)直流伺服电机的速度控制原理直流伺服电机的速度控制原理MEaUuf他励直流电动机他励直流电动机转子回路的电势平衡方程：转子回路的电势平衡方程：UEa+RaIa式中式中Ra转子回路电阻转子回路电阻()Ia转子回路电流转子回路电流(A)感应电动势感应电动势Ea可由下式求得可由下式求得EaCen式中式中Ce电机械常数电机械常数励磁磁通励磁磁通(Wb)n电动机转速电动机转速(r/min)TeCtIa栋科奏塌世鹅情泵役婚樟叶差涪跪刺戈航寅粘韧疫垄怕寻嗅冻诸籍奖绵剃合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给

56、伺服系统65电动机的电磁转矩电动机的电磁转矩Te(Nm)为为TeCTIa式中式中CT转矩系数，是电动机的结构常数。转矩系数，是电动机的结构常数。所以可得电动机转速所以可得电动机转速nn0n n 式中式中n0理想空载转速理想空载转速n转速降落转速降落根据上式可知，根据上式可知，他励直流电动机有三种调速方法他励直流电动机有三种调速方法，即，即改变外加改变外加电压、改变励磁磁通及改变转子回路电阻调速电压、改变励磁磁通及改变转子回路电阻调速。光庆缅啮湿端貌违或定踩虎惺走乳铁围灵铃椰述哀毙江考盂能挽勒抓挽货合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统66nn0n根据上式：励磁磁通不可变，只有二种

57、调速方法，而改变转子根据上式：励磁磁通不可变，只有二种调速方法，而改变转子回路电阻一般不能满足要求，通常回路电阻一般不能满足要求，通常采用改变转子回路外加电压采用改变转子回路外加电压的调的调速方法。速方法。这种调速方法是从额定电压往下降低转子电压，即从额定转速这种调速方法是从额定电压往下降低转子电压，即从额定转速向下调速。该种调速方法属向下调速。该种调速方法属恒转矩调速恒转矩调速，机械特性是一组斜率不变，机械特性是一组斜率不变的平行直线，特性比较硬，且调速范围宽。另外，这种调速方法是的平行直线，特性比较硬，且调速范围宽。另外，这种调速方法是用减小输入功率来减小输出功率的，所以具有比较好的经济性

58、。用减小输入功率来减小输出功率的，所以具有比较好的经济性。永磁直流伺服电动机的调速方法永磁直流伺服电动机的调速方法看巳妄日哎蜡蓝准答伎莹镰捷掘挽狂全曙绪科示人缸勘沁蒸名熬握勃如写合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统67主要内容3直流伺服电机速度控制单元的调速控制方式直流伺服电机速度控制单元的调速控制方式调速的概念有两个方面的含义调速的概念有两个方面的含义: :1)1)改变电机转速：当指令速度变化时改变电机转速：当指令速度变化时, ,电机的速度随之电机的速度随之变化变化, ,并希望以最快的加减速达到新的指令速度值；并希望以最快的加减速达到新的指令速度值；2)2)当指令速度不变化时

59、当指令速度不变化时, ,电机的速度保持稳定不变。电机的速度保持稳定不变。剔其湛挽倔氖盈圈掀下眉披硼荐踏诉障悠架鸭磋绘槛砌懊喘发呵醋丢组晨合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统68主要内容为为调调节节电电机机转转速速和和方方向向，需需对对直直流流电电压压的的大大小小和和方方向向进行控制，如何控制进行控制，如何控制？直流伺服电机速度控制单元的作用：直流伺服电机速度控制单元的作用：将转速指令信号将转速指令信号转换成电枢的电压值转换成电枢的电压值，达到速度调节的目的。，达到速度调节的目的。直流电机速度控制单元常采用的调速方法：直流电机速度控制单元常采用的调速方法： 晶闸管（可控硅）调速系

60、统晶闸管（可控硅）调速系统 晶体管脉宽调制（晶体管脉宽调制（PWMPWM）调速系统。）调速系统。 否哪憾桶葡规办售蝗月赵瞒雇诲洛痪它潘辣申腮柒弦谰赵凶藻哭控惦闸田合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统691 1）晶闸管调速系统）晶闸管调速系统 利用晶闸管的单向导电可控性，输出可控制的电压；利用可利用晶闸管的单向导电可控性，输出可控制的电压；利用可控硅整流器提供直流电源；通过改变晶闸管触发角，改变外加电压，控硅整流器提供直流电源；通过改变晶闸管触发角，改变外加电压，从而达到调速的目的。从而达到调速的目的。媚昔赘集抗熄振熊盔陋汽室镀兆擎体香掳靡跃紫梆尤央活唯界纫硕椭藉寝合工大数控课件

61、进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统702）PWM调速控制系统调速控制系统利利用用大大功功率率晶晶体体管管的的开开关关作作用用，将将直直流流电电压压转转换换成成一一定定频频率率的的方方波波电电压压，加加到到直直流流电电动动机机的的电电枢枢上上；通通过过调调整整控控制制方方波波脉脉冲冲宽宽度度来来改改变变电电枢枢的的平平均均电电压压，从从而而调调节节电电机机的的转转速。速。控制电路简单，不需附加关断电路，开关特性好。控制电路简单，不需附加关断电路，开关特性好。 广泛广泛应用中、小功率直流伺服系统。应用中、小功率直流伺服系统。周期不变周期不变脉宽脉宽脉宽脉宽脉宽脉宽脉宽脉宽平均直流电压平均直流电

62、压Ut周期不变周期不变拂菠捍釜犀妄祖典阐婿凿窥启差别奄瑰尿履蹭姐须着寿律妄胳晕弄履的缠合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统71速度调节器速度调节器电流调节器电流调节器脉宽调制脉宽调制基极驱动基极驱动主主回回路路整流整流u-+振荡器振荡器电流反馈电流反馈-UsrTGUsf+-+MTGUsf PWM PWM调速系统的组成调速系统的组成：由由控制电路、主回路及功率整流电路控制电路、主回路及功率整流电路三部分组成。三部分组成。其中控制电路由速度调节器、电流调节器和脉宽调制器（包括固定频率其中控制电路由速度调节器、电流调节器和脉宽调制器（包括固定频率振荡器、脉宽调制及基极驱动电路）组成。

63、振荡器、脉宽调制及基极驱动电路）组成。钮欢窟雕杯矗诊涉钱荤棕骏殆鹿侠追彰活地累缩泊芍球渠妆令树矢凳敷测合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统724. 4. 永磁直流伺服电机的工作特性永磁直流伺服电机的工作特性 对于永磁直流伺服电动机，由于其伺服系统的要求，已经对于永磁直流伺服电动机，由于其伺服系统的要求，已经不能简单地用电压、电流、转数等参数描述其性能，而需要用一不能简单地用电压、电流、转数等参数描述其性能，而需要用一些特性曲线对其性能做全面描述。些特性曲线对其性能做全面描述。转矩转矩速度特性曲线速度特性曲线 从图中可以得出，伺从图中可以得出，伺服电动机的工作区域被服电动机的工作

64、区域被温度温度极限线、极限线、转速转速极限极限线、线、换向换向极限线、极限线、转矩转矩极限线以及极限线以及瞬时换向瞬时换向极极限线划分成三个区域。限线划分成三个区域。瞬时换向瞬时换向极限线极限线转速极限线转速极限线转矩极限线转矩极限线换向极限线换向极限线温度极限线温度极限线05001000150020004000600080001000012000T/(Ncm)n/(r/min)收沤飘貌馒手慢澡撼花蚁哭趁补鸭削钠限报仁惰猎忌验山亚洛颈敷赋卜蒋合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统73区域为连续工作区区域为连续工作区,在该区域中，转矩和转速的任意组合都可长在该区域中，转矩和转速的任

65、意组合都可长期连续工作。期连续工作。区域为断续工作区区域为断续工作区，在该区域内，电动机只能根据负载周期曲，在该区域内，电动机只能根据负载周期曲线所决定的允许工作时间线所决定的允许工作时间tR和断电时间和断电时间tF作间歇工作。作间歇工作。区域为加速和减区域为加速和减速区域速区域，在该区域内，在该区域内，电动机只能用于加速电动机只能用于加速或减速，工作一段极或减速，工作一段极短的时间。短的时间。瞬时换向瞬时换向极限线极限线转速极限线转速极限线转矩极限线转矩极限线换向极限线换向极限线温度极限线温度极限线05001000150020004000600080001000012000T/(Ncm)n/

66、(r/min)靛波泛瘫丘元诧竭偶扔撩麻臂掳胰绝阑雷捐敲青眼泄绰旁赎褥涕唤弊姓及合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统74 负载负载周期曲周期曲线线 表示在表示在满满足机械所需足机械所需转转矩而又确保矩而又确保电动电动机不机不过热过热，允，允许电动许电动机机的工作的工作时间时间. .图中各条曲线为不同的图中各条曲线为不同的过载倍数过载倍数(=负载转矩连续额定转矩负载转矩连续额定转矩)曲线。曲线。横坐标为工作时间横坐标为工作时间tR(min)，纵，纵坐标坐标d为过载周期比。为过载周期比。 谬碎灵婚谈珠棚贞毛瓤呜稼栖户獭疲窟叼锹臻辊裁样故靖斥拯栗失冯露便合工大数控课件进给伺服系统合工大

67、数控课件进给伺服系统75选选用直流伺服用直流伺服电动电动机的原机的原则则：(1) (1) 当机床在当机床在无切削运行无切削运行时，在整个速度范围内，其负载转矩应在时，在整个速度范围内，其负载转矩应在电动机电动机连续额定转矩连续额定转矩范围以内。范围以内。(2) (2) 最大切削转矩的倍数最大切削转矩的倍数设定设定( (工作载荷百分比和工作时间工作载荷百分比和工作时间) )应在电应在电动机的载荷特性所规定的范围内。动机的载荷特性所规定的范围内。瞬时换向瞬时换向极限线极限线转速极限线转速极限线转矩极限线转矩极限线换向极限线换向极限线温度极限线温度极限线05001000150020004000600

68、080001000012000T/(Ncm)n/(r/min)(3)在在加减速加减速时，应当工作时，应当工作在加减速工作区内。在加减在加减速工作区内。在加减速时，惯性转矩的大小取决速时，惯性转矩的大小取决于于加速度的大小和负载惯量加速度的大小和负载惯量的大小，而加速度的大小又的大小，而加速度的大小又取决于希望的加速时间。取决于希望的加速时间。(4)负载惯量负载惯量对电动机灵敏对电动机灵敏度和快速移动时间有很大影度和快速移动时间有很大影响，负载惯量通常不大于电响，负载惯量通常不大于电动机转子惯量的动机转子惯量的三倍三倍。锁眶酞府否绸涅诬礼烫镇称悍堆董虎崖树帕透铲抹釉惧颊口淖项妖商蔗抓合工大数控课

69、件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统76774.14.1概述概述概述概述4.24.2步进电动机及其控制原理步进电动机及其控制原理步进电动机及其控制原理步进电动机及其控制原理4.34.3直流伺服电动机及其控制原理直流伺服电动机及其控制原理直流伺服电动机及其控制原理直流伺服电动机及其控制原理4.44.4交流伺服电动机及其控制原理交流伺服电动机及其控制原理交流伺服电动机及其控制原理交流伺服电动机及其控制原理痞鞍吼肠刺例峻你宜纲袜暮起舱袒济炙棚糯绿吕磨峨埋明俏门俭奇巧弦斤合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统77一、交流伺服电动机概述一、交流伺服电动机概述 直流伺服电动机具有优良的调

70、速性能，但直流伺服直流伺服电动机具有优良的调速性能，但直流伺服电动机的电动机的电刷和换向器容易磨损电刷和换向器容易磨损，需要经常维护；由于，需要经常维护；由于换向器换向时会产生火花而使最高转速受到限制，也使换向器换向时会产生火花而使最高转速受到限制，也使应用环境受到限制；应用环境受到限制；直流伺服电动机结构复杂直流伺服电动机结构复杂、制造困、制造困难，成本高。难，成本高。 自自20世纪世纪80年代中期以来，以年代中期以来，以交流伺服电动机作为驱动元件的交交流伺服电动机作为驱动元件的交流伺服系统得到迅速发展，有逐渐流伺服系统得到迅速发展，有逐渐代替直流伺服电机的趋势。代替直流伺服电机的趋势。单宾

71、锣哆足雌匪搓康畴损诱缔弘龋所总袁握快硒缅忽双身闭抡督锻晤滥颤合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统781.交流伺服电机分类交流伺服电机分类 数控机床进给伺服系统中多采用永磁同步交流伺服电动机，主数控机床进给伺服系统中多采用永磁同步交流伺服电动机，主轴伺服电机多采用异步交流电机。轴伺服电机多采用异步交流电机。按电机的结构形式分按电机的结构形式分异步型：异步型：同步型：永磁式和励磁式同步型：永磁式和励磁式按机床运动的类型分按机床运动的类型分主轴伺服电机主轴伺服电机进给伺服电机进给伺服电机 主轴伺服电机和进给伺服电机的功率扭矩特性不同，进给伺服主轴伺服电机和进给伺服电机的功率扭矩特性不

72、同，进给伺服电机通常为恒扭输出，而主轴电机通常为恒功率输出。电机通常为恒扭输出，而主轴电机通常为恒功率输出。M PMPOnnjnminnmax 主运动的功率扭矩特性主运动的功率扭矩特性脖姥琵邦押辩景欢瞻峨撰檬馁只险滥有施牟妻隙捅钠铡吩曳构柞他柞板被合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统79V VS SV VS S脉冲编码器脉冲编码器转子转子定子定子接线盒接线盒定子三相绕组定子三相绕组1永磁式交流同步电机永磁式交流同步电机结构：电机由定子、转子和检测元件组成结构：电机由定子、转子和检测元件组成画透还贯渊拼再职柑举瘩可孝矫葬躯沈尿是汲伐抄广器到哆疤腥途凉阵味合工大数控课件进给伺服系统

73、合工大数控课件进给伺服系统80主要内容7.4交流伺服电机及其速度控制系统交流伺服电机及其速度控制系统觅皮唱渺当困细藩虑观坯植暴戳支航获奢狄绚辛棚辫上道醒十俗赡座篆学合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统812. 交流伺服电机的特点交流伺服电机的特点2) 永磁同步交流伺服电动机的特点：永磁同步交流伺服电动机的特点：体积小，效率高，运行可靠。体积小，效率高，运行可靠。调速方便、机械特性好。调速方便、机械特性好。调速范围宽。调速范围宽。建模难度大、控制算法复杂。建模难度大、控制算法复杂。1) 异步交流伺服电机的特点：异步交流伺服电机的特点：重量轻，价格便宜。重量轻，价格便宜。转速随负载

74、变化较大，低速时运动平稳性较差转速随负载变化较大，低速时运动平稳性较差静止时自锁转矩小。静止时自锁转矩小。肄茵某惕窍卒烤袁墅锤税帝你烙粉骚匪捡农谬勋涉悍泼斌沪申氢姆诫媳泣合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统823. 永磁同步交流伺服电机的结构永磁同步交流伺服电机的结构永磁伺服电机轴剖面示意图永磁伺服电机轴剖面示意图1定子；定子； 2永磁体；永磁体；3通风孔；通风孔；4转子轴转子轴组成：定子、转子和检测元件。组成：定子、转子和检测元件。银迄爪钦卢乐那净单镁贾寥役净毋忿胚涌授君绘刃劲珐鹰涉烁驶卯衬叹翔合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统83数字控制及装备技术研究所数

75、字控制及装备技术研究所 Institute of Numerical Control And Equipment TechnologyInstitute of Numerical Control And Equipment Technology数字控制及装备技术研究所数字控制及装备技术研究所 Institute of Numerical Control And Equipment TechnologyInstitute of Numerical Control And Equipment Technology定子：定子： 定子由硅钢片叠压而成，具有齿槽，内有三相绕组，形状定子由硅钢片叠压而成，

76、具有齿槽，内有三相绕组，形状与普通交流电动机的定子相同，但其外形多呈多边形，且无外与普通交流电动机的定子相同，但其外形多呈多边形，且无外壳，利于散热。壳，利于散热。臻瘪扭扔搜必著诧凉楞菜旨百岩凝稽震谱捉骑莲卑甫贾彻账渊掏乡养辅般合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统84转子：转子： 转子由多块永久磁铁和冲片组成。这种结构的优点是气隙转子由多块永久磁铁和冲片组成。这种结构的优点是气隙磁密较高，极数较多。磁密较高，极数较多。恭森就熏讨葫漓产还凉鳖柴氮戏蜜嚷沉寨辣岗李屠需猖属生社是半追粟扫合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统85检测元件：检测元件： 早期的永磁同步交流伺

77、服电机中，由早期的永磁同步交流伺服电机中，由测速发电机测速发电机来实现速来实现速度反馈，度反馈，编码器用编码器用来反馈转子永磁体磁场矢量的方向和位置，来反馈转子永磁体磁场矢量的方向和位置，多采样绝对式编码器。多采样绝对式编码器。 现代永磁同步电机采现代永磁同步电机采用全数字控制，速度反用全数字控制，速度反馈有位置对时间微分来馈有位置对时间微分来实现，省掉了测速发电实现，省掉了测速发电机，并开始采用机，并开始采用增量式增量式编码器编码器作为位置反馈元作为位置反馈元件，件，绝对式编码器绝对式编码器基本基本采用高速串行通信方式，采用高速串行通信方式，大大提高了可靠性。大大提高了可靠性。睁学喻奴鳖叶冲

78、迸彪瀑总塘搜帝符造粪旷轧寸揭皂由交唾铬堡澈感柯削诈合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统864. 交流伺服电机的工作方式交流伺服电机的工作方式扭矩控制方式；扭矩控制方式；速度控制方式；速度控制方式；位置控制方式。位置控制方式。模拟量输入；模拟量输入；数字输入（选择数字输入（选择8-16种内部速度）；种内部速度）；串行通信。串行通信。脉冲输入；脉冲输入；串行通信。串行通信。Dir + clkAB相正交脉冲。相正交脉冲。模拟量输入；模拟量输入；驭鼻疆盲隧核熙赂夫邑停委谦似如稚穷燥亏召幢傅陷慕箔饿绷襟霍训哩励合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统871） 闭环速度控制闭环

79、速度控制/扭矩工作方式扭矩工作方式交流伺服驱动器交流伺服驱动器速度速度控制控制电流电流控制控制位置位置控制控制d/dtCNC位置位置反馈反馈位置位置控制控制伺服伺服电机电机工作台工作台模拟电压模拟电压秧淫鬃液院抡杏均扰疚铅抗茫判冲顶位钧现际货族雨茶孽圈网倦临满擦烦合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统882） 脉冲位置控制工作方式脉冲位置控制工作方式交流伺服驱动器交流伺服驱动器速度速度控制控制电流电流控制控制位置位置控制控制d/dtCNC 位置位置控制控制伺服伺服电机电机工作台工作台 有些交流伺服驱动器具有有些交流伺服驱动器具有光栅反馈光栅反馈接口，接口，可实现从可实现从伺服驱动

80、器伺服驱动器到工作台的全闭环控制，到工作台的全闭环控制，而而CNC到伺服驱动器则采用开环控制。到伺服驱动器则采用开环控制。慈杏镀钉馋羔槽库蛛撞椽碱兆挪绰盔天商紫乾妥组瓦天搁坠君玻袋茸尹浙合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统89交流伺服电机交流伺服电机步进电机步进电机扭矩、功率扭矩、功率大大小小位置分辨率位置分辨率高（高（1/2621441/262144）低（低（1/4801/480）电子齿轮电子齿轮有有无无低速性能低速性能好好振荡振荡价格价格贵贵便宜便宜启动、工作频率启动、工作频率高高低低运动特性运动特性滞留脉冲滞留脉冲丢步丢步交流伺服电机脉冲位置控制工作方式与步进电机的比较交

81、流伺服电机脉冲位置控制工作方式与步进电机的比较藕趾昨淌夫掠聪垂益挚惊擎疼尽寓洪珊凰趟薪苍诚庞再衣态摆缴硕怕沏挪合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统90二、永磁同步交流伺服电动机的工作原理二、永磁同步交流伺服电动机的工作原理 定子三相绕组接上交流电源后，就会产生一个旋转磁场，定子三相绕组接上交流电源后，就会产生一个旋转磁场，以以转速转速n旋旋转。定子旋转磁场与转。定子旋转磁场与转子的永久磁铁转子的永久磁铁磁极互相吸引，磁极互相吸引，并带着转子一起旋转。使转子也以并带着转子一起旋转。使转子也以同步转速同步转速ns旋转。旋转。 当转子加上负载转矩之后，将造成定子磁场轴线与转子磁当转子

82、加上负载转矩之后，将造成定子磁场轴线与转子磁极轴线不重合，其夹角为极轴线不重合，其夹角为。若负载发生变化，。若负载发生变化，角也跟着变化，角也跟着变化，但只要不超过一定的限度，转子始但只要不超过一定的限度，转子始终跟着定子的旋转磁场以恒定的同步转终跟着定子的旋转磁场以恒定的同步转速速ns旋转。转子转速为旋转。转子转速为 ns60f/p (r/min)式中式中 f电源的频率电源的频率 p磁极对数磁极对数nSNns nr S柔责篙魄赞喉皑赋嚏嫡划危振瓮蕴吐磅羽骚慷辖仿揭磊甭身泣犹阵月萤锰合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统91永磁同步交流伺服电动机工作特性曲线：永磁同步交流伺服电动

83、机工作特性曲线： 即转矩即转矩速度特性曲线速度特性曲线T/Ncmn(r/min)特点特点：（与永磁直流伺服电动机相比）与永磁直流伺服电动机相比） 为连续工作区为连续工作区 为断续工作区为断续工作区 机械特性更硬，其直线更机械特性更硬，其直线更接近水平线。接近水平线。 断续工作区的范围更大。断续工作区的范围更大。增犀访戚决锡掌似廉琳续膝叭早钉姐墟寥图肋稀罗铬囊费枣声升寸搓马每合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统92三、交流伺服电机调速原理三、交流伺服电机调速原理据电机学知，交流电机的转速表达式为：据电机学知，交流电机的转速表达式为：式中式中 f f定子电源频率（定子电源频率（Hz

84、）；）；p p磁极对数；磁极对数；s s转差率（异步转差率（异步s s0；同步；同步s s=0）。）。n交交流流伺伺服服电电机机变变频频调调速速的的关关键键：获获得得调调频频调调压压的交流电流的交流电流痞反趾十完雾铆血幽戚蹿豺乘积盾更沫朝叹器验醉讹宁寓缨桂跟准葱肘转合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统931. 同步交流伺服电动机的变频调速调速原理同步交流伺服电动机的变频调速调速原理 根据永磁同步交流伺服电动机转子转速公式根据永磁同步交流伺服电动机转子转速公式 nns60f/p (r/min) 可以通过改变电动机可以通过改变电动机电源频率电源频率 f 来调节电动机的转速。来调节电

85、动机的转速。 此法可以实现此法可以实现无级调速无级调速，能够较好地满足数控机床的要求。，能够较好地满足数控机床的要求。变频调速的关键是设计能为电动机提供变频电源的变频调速的关键是设计能为电动机提供变频电源的变频器变频器。交交交变频器交变频器 直接将固定频率的交流电变换为另一种频率直接将固定频率的交流电变换为另一种频率的交流电。的交流电。 交交直直交变频器交变频器 先将电网交流电通过整流变为直流，再先将电网交流电通过整流变为直流，再经过电容或电感或电容、电感组合电路滤波后供给逆变器。逆经过电容或电感或电容、电感组合电路滤波后供给逆变器。逆变器输出的是电压和频率可调的交流电。变器输出的是电压和频率

86、可调的交流电。请宦扁孔修辛鹊斯志朝铜瓦原肚甫债硝荒暖沾山贺彬介瑞妻阮臼槽瘤劈捐合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统94交交交变频：交变频：利用可控硅整流器直接将工频交流电（频率利用可控硅整流器直接将工频交流电（频率50Hz）变成频率较低的脉动交流电，正组输出正脉冲，反组输变成频率较低的脉动交流电，正组输出正脉冲，反组输出负脉冲，脉动交流电的基波就是所需的变频电压。出负脉冲，脉动交流电的基波就是所需的变频电压。该方法所得的交流电波动比较大，且最大频率即为该方法所得的交流电波动比较大，且最大频率即为变频器输入的工频电压频率。变频器输入的工频电压频率。竣崇份娩辖妖圆捞屠堑毅澳样送酗晋

87、缸腔滔荆莲撰过偏蹭迂鹃班奏愿帧喳合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统95交交直直交变频：交变频：先将交流电整流成直流电，然后将直流电压变成矩先将交流电整流成直流电，然后将直流电压变成矩形脉冲波电压，矩形脉冲波的基波是所需的变频电压。形脉冲波电压，矩形脉冲波的基波是所需的变频电压。该调频方式所得交流电的波动小，调频范围比较宽，该调频方式所得交流电的波动小，调频范围比较宽，调节线性度好。调节线性度好。瞩侠痊畏衷乡条叼孔括砧巧砌箕谦成筏读付涅洲软赘转千用秋俺剂吾宴黍合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统96主要内容2.交流伺服电机的矢量控制交流伺服电机的矢量控制矢矢量量

88、控控制制( (磁磁场场定定向向控控制制) )是是德德国国F.BlascheF.Blasche于于19711971年年提出的。提出的。矢矢量量控控制制是是把把交交流流电电机机模模拟拟成成直直流流电电机机, ,用用对对直直流流电电机机的的控控制制方方法法控控制制交交流流电电机机，使使得得交交流流调调速速获获得得如如同直流调速同样优良的理想性能。同直流调速同样优良的理想性能。经经过过3030多多年年的的工工业业实实践践的的考考验验、改改进进和和提提高高，目目前前广泛应用工业生产实践中。广泛应用工业生产实践中。 袁削扔主遣斜楷导鳞杠虹森鼎伴棚策乃增咒迂眶仗窖芬广怕源邪棉卧挪挎合工大数控课件进给伺服系统

89、合工大数控课件进给伺服系统97主要内容矢量控制的基本原理：矢量控制的基本原理：利利用用“等等效效”概概念念，将将三三相相交交流流电电机机输输入入的的电电流流（矢矢量量）变变换换为为等等效效的的直直流流电电机机中中彼彼此此独独立立的的励励磁磁电电流流和和电电枢枢电电流流（标标量量），建建立立起起交交流流电电机机的的等等效效数数学学模模型型，然然后后通通过过对对这这两两个个量量的的反反馈馈控控制制，实实现现对对电电机机的的转转矩矩控控制制；再再通通过过相相反反的的变变换换，将将被被控控制制的的等等效效直直流流电电机机还还原原为为三三相相交交流流电电机机，那那么么三三相相交交流流电电机机的的调调速速

90、性性能能就就完完全全体体现现了了直直流流电电机机的的调调速性能。速性能。等效变换的准则：等效变换的准则：变换前后必须产生同样的旋转磁场。变换前后必须产生同样的旋转磁场。 弹束范煎哇耗胁休椅棚汇徒设量至渤某讲压健款燃质郊循衰试寥烂簧玄闻合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统98选择伺服电动机时，可以考虑以下几条原则：选择伺服电动机时，可以考虑以下几条原则：1、电动机的额定转矩不得小于最大切削负载转矩；、电动机的额定转矩不得小于最大切削负载转矩；2、电机转子的转动惯量、电机转子的转动惯量JM应与负载的等效转动惯量应与负载的等效转动惯量JL相匹配，相匹配，一般为：一般为：JM/JL=0

91、.251.03、电机的最大输出转矩应大于快移加速时所需的最大转矩。、电机的最大输出转矩应大于快移加速时所需的最大转矩。四、伺服电动机的选用旷慌另熔汹诚库苫韵帧踩因粗匆守陛宝晤吝穿噎义杯绢怕腋厌符叭候台值合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统99n n4.1概述概述n n4.2步进电动机及其控制原理步进电动机及其控制原理n n4.3直流伺服电动机及其控制原理直流伺服电动机及其控制原理n n4.4交流伺服电动机及其控制原理交流伺服电动机及其控制原理n n4.5直线电机直线电机痞役掩腺队撂呈酱拉妙省批枉贤瞩菲卜王其炼涧袁待见皑斑您陶镊银丫晒合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺

92、服系统100主要内容1 1、直线电机的特点：、直线电机的特点：机机床床进进给给系系统统采采用用直直线线电电机机直直接接驱驱动动，与与原原旋旋转转电电机机传传动动方式的最大方式的最大区别区别是：是：取取消消了了从从电电机机到到工工作作台台（拖拖板板）之之间间的的机机械械中中间间传传动动环环节节，即把机床进给传动链的长度缩短为零，即把机床进给传动链的长度缩短为零，故这种传动方式称为故这种传动方式称为“直接驱动直接驱动”，也称，也称“零传动零传动”。直直接接驱驱动动避避免免了了丝丝杠杠传传动动中中的的反反向向间间隙隙、惯惯性性、摩摩擦擦力力和和刚性不足等缺点。刚性不足等缺点。 7.5直线电机及其在数

93、控机床中的应用简介直线电机及其在数控机床中的应用简介 渐礼趟赦朔觅慈议琼卖佑营虐枯已浚凛膝铺怪辆坠芦陋勃剑益眷毒皆病寻合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统1012.直线电机的基本工作原理直线电机的基本工作原理直线电机不仅在结构上相当于是从旋转电机演变而直线电机不仅在结构上相当于是从旋转电机演变而来的，而且其工作原理也与旋转电机相似。来的，而且其工作原理也与旋转电机相似。7.5直线电机及其在数控机床中的应用简介直线电机及其在数控机床中的应用简介定子定子动子动子动子动子定子定子光栅光栅寐七完僧蔡椿甸辆毡酪广衙胞瘪骂车扮杰叹眷铃辑替灿运梧江砷牟申完烁合工大数控课件进给伺服系统合工大数

94、控课件进给伺服系统102主要内容高速响应性、高速响应性、高精度性；高精度性；速度快、加减速过程短；速度快、加减速过程短；运行时噪声低；运行时噪声低；效率高；效率高；动态刚度高；动态刚度高；推力平稳；推力平稳；行程长度不受限制；行程长度不受限制；采用全闭环控制系统。采用全闭环控制系统。7.5直线电机及其在数控机床中的应用简介直线电机及其在数控机床中的应用简介 直线电机在机床上的应用也存在一些问题：直线电机在机床上的应用也存在一些问题：发热问题、隔磁与防护、负载干扰、垂直自重等。发热问题、隔磁与防护、负载干扰、垂直自重等。优点：优点：姨短伸腑启轮期扇毯歧访垛糊痈碘氖马俐政煤猿曼混拐述央俩姿纪份扎最

95、合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统103课堂测试题课堂测试题1、某数控机床的开环步进驱动系统，步进、某数控机床的开环步进驱动系统，步进电机通过齿轮装置与丝杆相连，丝杆通电机通过齿轮装置与丝杆相连，丝杆通过螺母驱动机床工作台移动，已知脉冲过螺母驱动机床工作台移动，已知脉冲当量为当量为0.01mm，步进电机工作方式为三，步进电机工作方式为三相六拍，转子的齿数为相六拍，转子的齿数为40，丝杆的导程，丝杆的导程值为值为6mm，求：，求：（1）步进电机的步距角？）步进电机的步距角？（2）步进电机每转所需脉冲数？）步进电机每转所需脉冲数？（3）试确定齿轮装置的减速比？）试确定齿轮装置的减速比？扑吕枕逊框跌女妖坊准屉新与肖糠块忿蹲摔愉跑饮鸥荔羌巳崔描瑟庐办询合工大数控课件进给伺服系统合工大数控课件进给伺服系统104