第三节伺服系统中的检测元件(精)
伺服阀的特性及性能参数(精)
第三节 伺服阀的特性及性能参数一．伺服阀规格的标称电波伺服阀的规格用额定电流I n 额定压力n p 和额定流量n Q 来标称。
额定电流系产生额定流量所需的任一极性的输入电流，它与压力或力矩马达两个线圈的连接形式（单接、串联、并联或差动连接）有关。
额定压力系产生额定流量的供油压力。
额定流量有两种定义方法：1) 以额定空载流量0Q 作为额定流量，即以额定电流、额定压力下，负载压力为零时的空载流量来标称额定流量ρρs n xi d s vm d p I WK C p Wx C Q 220== 式中 ρ2xi d WK C K =xi K -----以I 为输入、v x 为输出的伺服阀增益，m/A 。
2) 以规定负载压下的负载流量L Q 作为额定流量，即以额定电流、额定压力和规定阀上压降v p 下的负载流量来标称额定流量v n L s n L s vmd L p KI p p KI p p Wx C Q =-=-=)()(2ρ式中 L s v p p p -=…………阀上总压降，Pa 。
为了得到最低的输出功率，常取2s L p p =。
由于高压伺服阀多为21=s p Mpa ，中压伺服阀为6=s p MPa （或6.3 MPa ）,于是7=v p 或2 MPa 。
所以许多伺服阀常以v p 为7或2MPa 时的负载流量来标称额定流量。
对于四通阀来说，单个阀口的压降p ∆为阀上压降的一半，因此也有一些中压伺服阀以规定阀口压降p ∆＝1MPa 时的负载流量来标称额定流量。
可见，不能笼统地谈额定流量，一定要明确是哪种定义及条件下的额定流量。
选用或代用伺服阀时尤其要注意这一点。
〔实例〕某引进设备的钢带自动跑偏控制系统，实际油源压力4.5MPa ，采用阀口引进p ∆＝1MPa 时负载流量L Q ＝20L/min 的伺服阀。
现要改用额定压力3.6=s p MPa 的国产伺服阀，问代用阀的额定控制流量应多大？注意，系统实际油源压力为4.5 MPa ，因为伺服阀的实际使用压力可以等于，也可以低于其额定压力。
《数控机床故障诊断与维护》课程标准
《数控机床故障诊断与维护》课程标准课程代码：学时：64 学分：4一、课程的地位与任务《数控机床故障诊断与维护》是一门专业课程，先修课程有机械制造、气动液压、电控及PLC 技术应用等。
本课程是机电技术的综合应用，对学习机、电技术综合能力的培养有明显的促进作用。
同时也是数控的一门专业主干核心课程，具有实践性强、应用面广的特点。
通过《数控机床故障诊断与维护》的教学，使学生能够获得数控机床的基本理论和基本知识，初步掌握数控机床故障诊断与维护的基本思路、基本方法和基本原则，具有分析并排除数控机床常见故障的能力。
为今后学习后续课程和从事相关工作打下扎实的基础。
二、课程的主要内容和学时分配1.课程的主要内容第一章数控机床维修与维护基础第一节数控机床概述(1)数控机床的产生背景(2)数控机床的基本概念(3)数控机床的组成(4)数控机床的工作过程(5)数控机床的种类(6)数控机床的常用数控系统简介第二节数控机床的故障维修基础(1)数控机床的故障定义(2)数控机床常见故障的特点与规律(3)数控机床常见故障的种类(4)数控机床发生故障时的诊断方法第三节数控机床的日常维修维护与保养(1)数控机床日常维修维护工作的内容(2)数控机床机体的维护与保养(3)数控机床电气控制系统的日常维护(4)数控机床维修人员应具备的基本要求(5)数控机床的维修维护的技术资料(6)数控机床故障诊断与维护常用仪器仪表及工具第四节FANUCOi系统数控机床基本操作(1)数控机床面板介绍(2)数控机床的基本操作(3)手动进给操作第二章数控系统硬件故障诊断与维护第一节数控系统硬件概述第二节数控系统硬件的更换方法第三节数控系统硬件故障的诊断方法第四节数控机床的抗干扰措施第三章数控系统软件故障诊断与维护第一节数控系统软件的组成第二节数控系统的参数设置第三节数控系统的参数备份与恢复第四节数控系统软件故障的诊断与处理方法第四章数控机床PLC故障诊断与维护第一节数控机床PLC基础(1)数控机床中PMC的用途(2)数控机床用PLC种类(3)数控机床PLC梯形图程序(4)数控机床PLC梯形图符号第二节数控机床用PLC的操作(1)FANUCOi数控系统的PMC调试功能(2)PMC的基本操作(3)PMC编程实例第三节数控系统PMC故障诊断(1)数控系统PMC的故障类型及原因(2)通过PMC进行故障诊断的方法(3)数控机床PMC控制功能程序分析(4)典型PLC故障的分析与诊断流程第五章数控机床进给伺服系统故障诊断与维护第一节进给伺服系统的概述(1)进给伺服系统的组成(2)数控机床对进给伺服驱动系统的要求(3)进给伺服驱动系统的分类第二节步进电动机伺服系统及工作原理(1)步进进给伺服驱动系统(2)步进电动机进给伺服驱动系统的工作原理(3)步进电动机驱动系统的常见故障与维修第三节交流伺服进给驱动装置的组成及工作原理(1)交流进给伺服系统的特点(2)模拟式交流伺服控制原理(3)数字交流伺服系统控制原理(4)交流伺服系统的维护与调整第四节位置检测装置的组成及工作原理(1)位置检测装置的要求(2)位置检测方式分类(3)位置检测元件及其维护(4)位置检测故障的诊断第六章主轴驱动系统故障诊断与维护第一节数控机床主轴驱动系统基本知识(1)数控机床对主轴传动的要求(2)主轴系统分类及特点(3)主轴伺服系统故障的形式及诊断第二节交流主轴伺服系统概述(1)交流主轴伺服系统的特点(2)交流主轴调速原理(3)交流数字式主轴伺服系统（4）交流模拟式主轴伺服系统第三节交流主轴驱动系统故障诊断与维修（1）交流数字式主轴伺服系统故障的诊断与排除（2）交流模拟式主轴伺服系统故障的诊断与排除（3）主轴伺服系统故障实例及分析第七章数控机床机械结构故障诊断与维护第一节数控机床精度的检验第二节主传动机械结构的维护与维修第三节进给系统机械传动结构的维修第四节换刀装置的维护与故障诊断第五节其它辅助故障诊断与维护2.学时分配本课程在教学过程中，强调基础理论和基本概念的掌握，同时注重学生的实际动手操作，要求能把基础理论应用于实践中，让学生具备处理和排除数控机床基本故障的能力。
伺服的工作原理
伺服的工作原理
伺服的工作原理是通过传感器检测并测量系统的状态，然后将这些测量值与预设的目标值进行比较。
如果测量值与目标值存在偏差，控制器会发出控制信号，使电机根据反馈信号做出相应的调整，使系统恢复到目标值附近。
伺服系统通常由三个基本组件组成：控制器、执行器和反馈装置。
控制器是系统的核心，负责接收来自传感器的反馈信息，并将其与目标值进行比较，然后计算出控制信号。
执行器是控制信号的接收者，通常是电机或液压装置，它们将接收到的控制信号转化为机械运动。
反馈装置用于监测执行器的运动状态，并将其转化为反馈信号，反馈给控制器进行实时调整。
在伺服系统中，控制器的设计是至关重要的。
控制器通常采用比例积分微分（PID）控制器，通过对误差的比例、积分和微
分进行加权，来计算控制信号。
其工作原理是根据当前的误差状态和误差变化率来调整控制信号，使系统能够稳定地接近目标值。
伺服系统的关键在于反馈机制，它实现了系统的闭环控制。
反馈装置通过监测执行器的运动状态，将实际测量值反馈给控制器。
控制器根据反馈信号进行实时调整，以便使系统尽可能地接近目标值。
通过持续的反馈和调整，伺服系统能够响应外部干扰，并保持系统在变化之间稳定运行。
总而言之，伺服的工作原理是通过传感器检测系统的状态，并与预设的目标值进行比较，然后通过控制器计算控制信号，使
执行器根据反馈信号进行调整，以使系统接近目标值。
通过持续的反馈和调整，伺服系统能够实现闭环控制，稳定地运行并应对外部干扰。
数控维修复习地的题目
一、选择题（请将正确答案的序号填写在题中的括号中，每题2分，满分40分）1 数控机床指的是（）。
（A）装有PLC(可编程序逻辑控制器)的专用机床（B）带有坐标轴位置显示的机床（C）装备了CNC系统的机床（D）加工中心2．数控机床是采用数字化信号对机床的（）进行控制。
（A）运动（B）加工过程（C）运动和加工过程（D）无正确答案3．通常所说的数控系统是指（）。
（A）主轴驱动和进给驱动系统（B）数控装置和驱动装置（C）数控装置和主轴驱动装置（D）数控装置和辅助装置4．数控机床中把脉冲信号转换成机床移动部件运动的组成部分称为（）。
（A）控制介质（B）数控装置（C）伺服系统（D）机床本体5．在数控机床的组成中，其核心部分是（）。
（A）输入装置（B）CNC装置（C）伺服装置（D）机电接口电路6. 数控系统所规定的最小设定单位就是（）。
（A）数控机床的运动精度（B）机床的加工精度（C）脉冲当量（D）数控机床的传动精度7．（）与虚拟制造技术一起，被称为未来制造业的两大支柱技术。
（A）数控技术（B）快速成形法（C）柔性制造系统（D）柔性制造单元8 FANUC系统中报警代码No.400～499是( )。
（A）超程报警（B）主轴报警（C）伺服报警（D）系统报警9 FANUC 0i系统参考点返回减速信号有（）（A）*DEC1 （B）*DEC2 （C）*DEC3 （D）*DEC410 FANUC 0i系统中, 通过系统操作软键来选择相应的PMC画面, 其中( ) 为系统梯形图显示画面。
（A）EDIT （B） PMCDGN （C）PMCPRM （D）PMCLAD11 变频器主电路的功能是把固定频率(通常为50Hz) 的交流电转换成( ) 连续可调的三相交流电。
（A）电压（B）电流（C）相位（D）频率12 产生主轴定位抖动故障的原因是( )（A）减速或增益等参数设置不当（B）定位液压缸活塞移动的限位开关失灵（C）主轴电机故障（D）磁传感器失灵13 产生螺纹加工出现“乱扣”的故障原因是（）（A）主轴位置编码器与CNC的连接线接触不良（B）编码器与弹性联轴件的连接松动（C）主轴位置编码器（D）主轴电动机不良14 数控系统不包括( )（A）CNC装置（B）机床主体（C）I/O接口（D）伺服和检测反馈装置15 数控系统的主轴功能不包括( )（A）主轴转速功能（B）同步运行功能（C）恒线速度切削功能（D）插补功能16 下列元件中既能用作速度检测反馈又能用作位置检测反馈的元件有( )（A）光栅（B）磁栅（C）旋转变压器（D）光电编码器17 ( ) 不属于数控机床电气故障常用的诊断方法。
伺服系统的分类
伺服系统的分类主轴驱动系统→主轴的旋转运动进给驱动系统→进给轴直线运动直流驱动系统交流驱动系统伺服系统（组成）伺服电机（M）驱动信号控制转换电路电力电子驱动放大模块电流调解单元，速度调解单元检测装置数控机床的伺服系统是指以机床移动部件的位移和速度作为控制系统，它是执行CNC装置所发出命令的执行机构。
因为电动机拖着一个重量很重的工作台，而且摩擦力随着季节、新旧程度、润滑状态等因素而变化，控制了一个稳定速度，精确定位，可以想象其难度之大位置环也称为外环，其输入信号是计算机给出的指令和位置检测器反馈的位置信号。
这个反馈是负反馈，也就是说与指令信号相位相反。
指令信号是相位置环送去加数，而反馈信号是送去减数。
位置环的输出就是速度环的输入位置检测器可以是光电编码器、旋转变压器，也可能是光栅尺、感应同步器或磁栅尺等。
但是，它的作用就是检测位置的，有时可能是直接检测位置的，有时可能是直接检测位置，但也有时是间接检测位置机床进给伺服系统高精度快响应宽调速范围低速大转矩对主轴传动提出下述要求：1、主传动电动机应有（2.2~250）KW的功率范围；2、要有大的无级调速范围，如能在1：100~1000范围内进行恒转矩速度和1：10的恒功率调速3、要求主传动有四项限的驱动能力4、为了满足螺纹车削，要求主轴能与进给实行同步控制5、在加工中心上为了自动换刀，要求主轴能进行高精度定向停位控制，甚至要求主轴具有角度控制功能等。
主轴驱动变速目前主要有两种形式：一是主轴电动机带齿轮换挡，目的在于降低主轴转速，增大传动比，放大主轴功率以适应切削的需要；二是主轴电动机通过同步齿形带或皮带驱动主轴，该类主轴电动机又称宽域电动机或强切削电动机，具有恒功率宽的特点FANUC公司主轴驱动系统主要采用交流主轴驱动系统S H P 三个系列（1.5~37、1.5~22、3.7~37KW）SIEMENS 公司主轴驱动系统直流主轴电机1GG5、1GF5交流主轴电机1PH5、1PH6主轴伺服系统的故障形式及诊断方法故障形式诊断方法速度调节器的输入作为电流调节器的给定信号来控制电动机的电流和转矩。
伺服系统中的位置检测元件
∙关键词：伺服系统位置检测元件感应同步器∙摘要：位置伺服系统的位置控制是将插补计算的理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给电机。
而实际反馈位置的采集，则是由一些位置检测装置来完成。
这些检测装置有旋转变压器、感应同步器、脉冲编码器、光栅、磁栅等。
1.位置检测元件的要求和种类位置伺服系统的位置控制是将插补计算的理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给电机。
而实际反馈位置的采集，则是由一些位置检测装置来完成。
这些检测装置有旋转变压器、感应同步器、脉冲编码器、光栅、磁栅等。
对于采用半闭环控制的位置伺服系统，其闭环路内不包括机械传动环节，它的位置检测装置一般采用旋转变压器，或高分辨率的脉冲编码器，装在进给电机或者丝杠的端头，旋转变压器(或脉冲编码器)每旋转一个角度，都严格对应着运动机构移动的一定距离。
测量了电机或丝杠的角位移，也就是间接测量了运动机构的直线位移。
对于采用闭环控制系统的位置伺服系统，应该直接测量工作台的直线位移，可采用感应同步器、光栅、磁栅等测量装置。
由工作台直接带动感应同步器的滑动尺度的同时，与装在机床床身上的定尺配合，测量出工作台的实际位置。
可见，位置测量装置是位置伺服系统的重要组成部分。
它的作用是测量位移和速度，发送反馈信号，构成闭环或半闭环控制。
数控机床的加工精度主要由检测系统的精度决定。
位移检测系统能够测量的最小位移量称为分辨率。
分辨率不仅取决于检钡4元件本身，也取决于测量线路。
位置伺服系统对检测装置的主要要求如下：(1)高可靠性和高抗干扰性.(2)满足精度和速度要求.(3)使用维护方便，适合机床运行环境.(4)成本低。
2. 感应同步器感应同步器是利用两个平面形绕组的互感随位置不同而变化的原理组成的。
可用来测量直线或转角位移。
测量直线位移的称长感应同步器，测量转角位移的称圆感应同步器。
长感应同步器由定尺和滑尺组成，如图10．10所示。
圆感应同步器由转子和定子组成。
伺服系统的工作原理
伺服系统的工作原理
伺服系统是一种能够实现精确位置控制的系统，其工作原理主要包括传感器、控制器和执行器三个部分。
首先，伺服系统通过传感器实时监测所控制对象的状态，例如位置、速度、加速度等。
常用的传感器有编码器、光电开关、位移传感器等。
传感器将所监测到的信息转化为电信号，并传送给控制器。
其次，控制器是伺服系统的核心部分，它接收传感器传来的电信号，在内部进行计算和处理，并根据控制算法生成相应的控制策略。
控制器通常由微处理器、运算芯片和存储器等组成，具有高速、高精度和高稳定性的特点。
最后，执行器是伺服系统中负责实际驱动对象运动的部分，常见的执行器有伺服电机、液压缸、气动马达等。
控制器通过输出电信号来控制执行器的工作状态，从而实现对所控制对象的精确运动控制。
整个伺服系统的工作流程如下：传感器检测所控制对象的状态并将信息传送给控制器；控制器根据传感器的信号计算得出控制策略，并输出相应的控制信号；执行器根据控制信号执行相应的动作，将所控制对象带到目标位置或实现目标速度。
总的来说，伺服系统通过传感器对所控制对象进行实时监测，控制器计算得出控制策略，通过控制信号驱动执行器实现对对
象的精确位置控制。
这种工作原理使得伺服系统在许多工业领域中得到广泛应用，例如机械加工、自动化生产线等。
伺服电机检测
伺服电机检测伺服电机是一种能够根据输入信号进行位置或速度控制的电机。
它通常由电机驱动器和反馈装置组成，可以实现高精度的运动控制。
伺服电机广泛应用于机械设备、工业自动化和机器人等领域。
为确保伺服电机的正常工作，对其进行检测和测试是非常重要的。
伺服电机的检测主要包括以下几个方面：机械结构检测、电气性能检测和控制系统检测。
首先，对伺服电机的机械结构进行检测。
这包括检查电机轴承的磨损情况，确认电机转子是否能够自由旋转，并且检查电机的连接螺栓是否松动。
另外，还需要检查电机的外壳是否存在破损或变形等问题，以确保电机的机械结构完好无损。
其次，对伺服电机的电气性能进行检测。
这包括检查电机的绝缘电阻是否符合标准要求，使用万用表等测试仪器对电机的电阻、电压和电流进行测量，并与设备手册中的规格进行对比。
此外，还需要检测电机的温升情况，确保电机在运行过程中不会因过热而损坏。
最后，对伺服电机的控制系统进行检测。
这包括检查伺服电机的驱动器和反馈装置是否正常工作，是否能够正确接收和响应控制信号。
可以通过连接伺服电机到控制器，并进行一系列运动控制和位置检测来验证控制系统的性能。
同时，还需要检查伺服系统的PID参数是否设置正确，以确保伺服电机能够稳定地控制运动。
在进行伺服电机检测时，还需要注意一些细节。
首先是检测环境的安全性，确保检测过程中没有危险因素存在。
其次是使用合适的测试仪器和工具进行检测，以获取准确的测试结果。
此外，还需要记录和保存测试数据，以备日后对比分析和故障排查使用。
总之，伺服电机的检测是确保其正常工作的重要环节。
通过对机械结构、电气性能和控制系统的检测，可以及时发现和排除潜在问题，以保证伺服电机的稳定性和可靠性。
因此，对伺服电机进行定期的检测和测试是非常值得推荐的做法，可以提高设备的工作效率和寿命，同时减少故障和维修的风险。
第三节 伺服进给系统
第三节伺服进给系统数控机床的进给系统又称“伺服进给系统”。
所谓“伺服”，即，可以严格按照控制信号完成相应的动作。
在数控机床的结构中，简化最多的就是进给系统。
所有数控机床的（做直线运动的）伺服进给系统，基本形式都是一样的。
一、传统机床进给系统的特点1．进给运动速度低、消耗功率少进给运动的速度一般较低，因而常采用大降速比的传动机构，如丝杠螺母、蜗杆蜗轮等。
这些机构的传动效率虽低，但因进给功率小，相对功率损失很小。
2．进给运动数目多不同的机床对进给运动的种类和数量要求也不同。
例如：立式钻床只要求一个进给运动；卧式车床为两个（纵、横向）；而卧式铣镗床则有五个进给运动。
进给运动越多，相应的各种机构（如变速与换向、运动转换以及操纵等机构）也就越多，结构就更为复杂。
3．恒转矩传动进给运动的载荷特点与主运动不同。
当进给量较大时，常采用较小的背吃刀量；当进给量较小时，则选用较大的背吃刀量。
所以，在采用各种不同进给量的情况下，其切削分力大致相同，即都有可能达到最大进给力。
因此，进给传动系统最后输出轴的最大转矩可近似地认为相等。
这就是进给传动恒转矩工作的特点。
4．进给传动系统的传动精度进给传动链从首端到末端，有很多齿轮等进行传递，每个传动件的误差都将乘以其后的传动比并最终影响末端件输出，输出端的总误差是中间各传动件误差的累积（均方根）。
因为进给传动链总趋势是降速，所以远离末端件的传动件误差影响较小，而越靠近末端件的传动件误差，对总的传动精度的影响越大。
因此把越靠近末端件的传动比取得越小（相当于“前慢后快”原则），对减小其前面各传动件的误差影响越大。
这就是“传动比递降原则”。
应该注意：传统机床仅在“内联系传动链”中需要考虑传动精度。
二、提高传动精度的措施：①缩短传动链减少传动件数目，以减少误差的来源。
（即累积误差减少）②合理分配各传动副的传动比尽可能采用传动比递降原则；尽量采用大降速比的末端传动副，如：输出为回转运动用蜗杆蜗轮副，输出为直线运动用丝杠螺母副。
伺服系统的检测元件
5.2 旋转变压器
单极对旋转变压器的工作情况。如图5-2所示，设一次 绕组匝数为N1，二次绕组匝数为N2，n=N1/N2为变压比， 当一次侧输入交变电压
U1=Umsinωt
（5-1）
二次侧产生感应电势
U2=nU1=nUmsinωtsinθ
(5-2)
式中， U2为转子绕组感应电势；
U1为定子的激磁电压；
U2=nUmsinωt
(5-3)
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5.2 旋转变压器
正弦余弦旋转变压器的工作原理，如图5-3渐示。正弦余 弦旋转变压器定子和转子绕组中各有互相垂直的两个绕组， 定子上的两个绕组分别为正弦绕组(激磁电压为U1s)和余弦 绕组(激磁电压为U1c)，转子绕组中的一个绕组输出电压为 U2，另一个绕组接高阻抗，用来补偿转子对定子的电枢反应。
(4)由于感应同步器感应电势低，阻抗低，应加强屏蔽以防止干 扰。
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5.4 光 栅
光栅按用途分有两大类，一类是物理光栅(亦称衍射光栅)， 另一类是计量光栅。物理光栅的刻线细密，线纹密度一般为 200～500条/mm，线纹相互平行且距离相等，称此距离 为栅距。物理光栅是利用光的衍射原理，常用于光谱分析和 光波波长的测定。计量光栅是利用光的透射和反射现象，用 于数控机床检测系统。因此，这里所讨论的光栅是指计量光 栅。
式中，n为任意正整数。
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5.3 感应同步器
（2）圆感应同步器 圆感应同步器的定子、转子都采用不锈钢、硬铝合金等
材料作基板，呈环形辐射状。定子和转子相对的一面均有导 电绕组，绕组用厚O.05mm的铜箔构成。基板和绕组之间 有绝缘层。绕组表面还加有一层与绕组绝缘的屏蔽层，材料 为铝箔或铝膜。转子绕组为连续绕组；定子上有两相正交绕 组(sin绕组和cos绕组)，做成分段式，两相绕组交差分布， 相差90°电角度，如图5-6所示。
数控车床操作工试题之一
数控车床操作工试题之一中级数控车床操作工复习题一、填空题:1、用数字化信号对机床的运动极其( )进行控制的机床，称为数控机床。
2、连续控制数控机床又称( )数控机床。
3、现代CNC机床是由软件程序、( )、运算及控制装置、伺服驱动、机床本体、机电接口等几部分组成。
4、伺服系统的主要功能是接收来自数控系统的( )。
5、步进电动机每接受一个( )，就旋转一个角度。
6、伺服电动机是伺服系统的关键部件，它的性能直接决定数控机床的运动和( )。
7、光栅属于光学元件，是一种高精度的( )。
8、在闭环和半闭环伺服系统中，是用( )和指令信号的比较结果来进行速度和位置控制的。
9、由定子和转子组成的( )是一种角位移检测元件。
10、( )是一种直接式编码的测量件，它可以直接把被测转角或位移量转换成相应的代码。
11、进给系统的驱动方式有( )伺服进给和电气伺服进给系统两类。
12、按反馈方式不同，加工中心的进给系统分闭环控制、( )控制和开环控制三类。
13、当进给系统不安装位置检测器时，该系统称为( )控制系统。
14、工件在夹具上进行加工时，其定位是由( )来实现的。
15、游标卡尺是利用游标原理对( )相对移动分隔的距离进行读数量器具。
16、游标卡尺与( )、百分表都是最常用的长度测量器具。
17、千分尺测量准确度高，按用途可分为外径千分尺、内径千分尺、( )千分尺。
18、千分尺类测量器具是利用( )运动原理进行测量和读数的，测量的准确度高。
19、外径千分尺测微螺杆的螺距为( )mm，微分筒圆锥面上一圈的刻度是50格。
20、百分表在测量工件时，量杆要与被测表面( )，否则会产生较大的误差。
21、数控机床最适合于多品种、( )的生产，特别是新产品试制零件的加工。
22、在对零件进行编程时，要根据零件图来确定工作坐标系和( )。
23、在满足工件精度、表面粗糙度、生产率等要求下，要尽量简化数学处理时( )的工作量，简化编程工作。
伺服系统中的常用检测装置-精选文档
标准感应同步器的外形尺寸
2019/2/27
26
sin cos cos
sin
sin
cos sin
cos
圆型感应同步器的绕组
2019/2/27 27
5.3.1 感应同步器的工作原理
直线感应同步器的结构
2019/2/27
28
感应同步器工作原理
2019/2/27
29
当滑尺的两个绕组中的任一绕组中通过激磁交变电压时：
ud Es Ec
E KV sin sin tcos S m
E KV cos sin tsin C m
2019/2/27
KVm sin(
2 x) sin t 2
KVm sin t sin
4）当滑尺再向D点移动时，定尺电压又逐渐变为零。
5）当移动一个节距，到达E点时，又与A点的情况相同。
2019/2/27
30
5.3.2 感应同步器测量系统
感应同步器也有：鉴相测量系统和鉴幅测量系统。 1）鉴相测量系统 给感应同步器滑尺的两个正余弦绕组分别供以频率和幅值相 同，相位差为90°的励磁信号：
2019/2/27 4
2019/2/27
5
5.1.1 对位移检测装置的要求
（1）除了对电磁感应有较强的抗干扰能力外，还要求不怕 油、水的污染，也要求检测元件被环境温度影响较小。 （2）在机床执行部件移动范围内，满足精度和速度响应时 间要求
直线位移检测装置的分辨率一般在0.0001-0.01mm之间， 其测量精度可达±0.001-0.02mm/m。 由于机床在实际加工中有铁屑和切削液的存在，所以检测 元件在拖板上安装时也必须有一定的防护罩。
数控机床的进给伺服系统概述
• 当步进电机励磁绕组相数大于3时，多相通电多数 能提高输出转矩。
• 所以功率较大的步进电机多数采用多于三相的励磁 绕组，且多相通电。
3、启动转矩Mq
AB C Mq
e
当电机所带负载ML<Mq时，电机可不失步的启动。
2、最高启动频率和最高工作频率
最高启动频率fg： 步进电机由静止突然启动，并不失步地进 入稳速运行，所允许的启动频率的最高值。 最高启动频率fg与步进电机的惯性负载J有 关。
故电动机的转速n为：
n f (r/s) 60 f (r/min) f ——控制脉冲的频率
mzk
mzk
SB-58-1型五定子轴向分相反应式步进电机。
• 定子和转子都分为5段，呈轴向分布；有16个 齿均匀分布在圆周上，
• 齿距=360º/16=22.5º；各相定子彼此径向错开 1/5个齿的齿距；
如按5相5拍通电，则步距角为：
4）电动机定子绕组每改变一次通电方式——称为一拍 5）每输入一个脉冲信号，转子转过的角度——步距角αº • 上述通电方式称为：三相单三拍。（三相三拍） • 单——每次通电时，只有一相绕组通电； • 双——每次通电时，有两相绕组通电； • 三拍——经过三次切换绕组的通电状态为一个循环； • 除此之外的通电方式还有： • 三相双三拍： AB—BC—CA—AB • 三相单双六拍： A—AB—B—BC—C—CA—A
第三节 数控机床的检测装置
1、检测装置的作用
• 检测装置是数控机床闭环伺服系统的重要组成部分 • 其作用是：检测位移和速度，发送反馈信号，构成
（1） 直线进给系统 已知：进给系统的脉冲当量δmm；步进电机的
步距角αº；滚珠丝杠的导程t mm；
求： 齿轮传动比 i。
伺服系统的分类和基本组成形式
伺服系统的分类和基本组成形式伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。
伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
数控机床伺服系统的作用在于接受来自数控装置的指令信号，驱动机床移动部件跟随指令脉冲运动，并保证动作的快速和准确，这就要求高质量的速度和位置伺服。
以上指的主要是进给伺服控制，另外还有对主运动的伺服控制，不过控制要求不如前者高。
数控机床的精度和速度等技术指标往往主要取决于伺服系统。
伺服系统的分类伺服系统按其驱动元件划分，有步进式伺服系统、直流电动机伺服系统、交流电动机伺服系统。
按控制方式划分，有开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统等，实际上数控系统也分成开环、闭环和半闭环3种类型。
1、开环系统开环系统，它主要由驱动电路，执行元件和机床3大部分组成。
常用的执行元件是步进电机，平日称以步进电机作为履行元件的开环系统为步进式伺服系统，在这种系统中，假如是大功率驱动时，用步进电机作为履行元件。
驱动电路的主要任务是将指令脉冲转化为驱动执行元件所需的信号。
2、闭环系统闭环系统主要由执行元件、检测单元、比较环节、驱动电路和机床5部分组成。
在闭环系统中，检测元件将机床移动部件的实际位置检测出来并转换成电信号反馈给比较环节。
常见的检测元件有旋转变压器、感应同步器、光栅、磁栅和编码盘等。
通常把安装在丝杠上的检测元件组成的伺服系统称为半闭环系统;把安装在工作台上的检测元件组成的伺服系统称为闭环系统。
由于丝杠和工作台之间传动误差的存在，半闭环伺服系统的精度要比闭环伺服系统的精度低一些。
比较环节的作用是将指令信号和反馈信号举行比较，两者的差值作为伺服系统的跟随偏差，经驱动电路，控制履行元件带动工作台继续挪动，直到跟随偏差为零。
伺服系统中的传感器与检测系统
采用细分技术：它是在莫尔条纹信号变化的一个周 期内，给出若干个计数脉冲来减小脉冲当量的方法。 在一个莫尔条纹的间隔内，放置若干个光电元件，使光 栅每移动一个栅距时输出均匀分布的n个脉冲，从而得 到比栅距更小的分度值，使分辨率提高到W/n。
U
1
U
0
sin
2
x
U
2
U
0
cos
2
x
两组磁头相对于磁尺每移动一个节距发出一个正（余） 弦信号，经信号处理后可进行位置检测。这种方法的检测
线路比较简单，但分辨率受到录磁节距λ的限制，若要提 高分辨率就必须采用较复杂的信频电路，所以不常采用。
鉴相测量方式：
将一组磁头的励磁信号移相90°，则得到输出电压为
节距
（2）感应同步器的工作原理 定尺或滑尺其中一种绕组上通以交流激励电压，由于
电磁耦合，在另一种绕组上就产生感应电动势，该电动 势随定尺与滑尺的相对位置不同呈正弦、余弦函数变化。 再通过对此信号的处理，便可测量出直线位移量。
定尺与滑尺间的 气隙应保持在 0.25±0.05mm范 围内。
在滑尺上施加的正弦激磁电压为：
U3
D4
Z3
Z4
U 3 k U11skincos
1 3
U1
（k取0.5时）
2.3.2 光电编码器
角度编码器是测量角位移的最直接、最有效的 数字式传感器，它把角位移直接转换成脉冲或二 进制编码，分为增量编码器（脉冲盘式）和绝对 编码器（码盘式）。
按结构分为光电式、接触式和电磁式三种。 光电式具有非接触、体积小、分辨率高、可靠性 好、使用方便等特点，在数控机床、机器人位置 控制等领域有广泛应用。
伺服驱动器检验标准
伺服驱动器检验标准伺服驱动器是一种用于控制运动系统的重要设备，其性能的稳定与否直接影响到整个系统的运行效果。
因此，对于伺服驱动器的检验标准显得尤为重要。
在进行伺服驱动器检验时，我们需要注意以下几个方面的标准。
首先，我们需要对伺服驱动器的外观进行检验。
外观检验是最基本的一项工作，我们需要检查伺服驱动器的外壳是否完好，表面是否有明显的损坏或者划痕，以及连接部分是否牢固。
此外，还需要检查标识是否清晰、完整，以及是否有变形或脱落的情况。
其次，我们需要对伺服驱动器的电气性能进行检验。
在进行电气性能检验时，我们需要检查伺服驱动器的输入电压、电流等参数是否符合规定，同时需要测试其输出电压、电流是否稳定。
此外，还需要测试伺服驱动器在不同负载下的响应速度和精度，确保其在工作时能够稳定输出所需的电气信号。
另外，我们还需要对伺服驱动器的机械性能进行检验。
机械性能检验主要包括对伺服驱动器的运行噪音、震动等方面的检测。
我们需要测试伺服驱动器在不同负载下的运行噪音水平，以及在运行过程中是否存在异常的震动情况，确保其在工作时能够保持稳定的运行状态。
最后，我们需要对伺服驱动器的环境适应能力进行检验。
环境适应能力检验主要包括对伺服驱动器在不同温度、湿度等环境条件下的工作情况进行测试。
我们需要测试伺服驱动器在恶劣环境条件下的工作稳定性，确保其能够适应各种复杂的工作环境。
总的来说，伺服驱动器的检验标准涉及到外观、电气性能、机械性能以及环境适应能力等多个方面，只有在这些方面都符合标准要求时，我们才能够确保伺服驱动器的质量达到要求，从而保证整个系统的正常运行。
因此，在进行伺服驱动器检验时，我们需要严格按照相关标准进行检验，确保其质量达标，为系统的稳定运行提供保障。
伺服机构工作原理
伺服机构工作原理
伺服机构是一种常见的控制系统，用于产生精确的运动。
它通常由电机、传感器、控制器和机械装置组成。
伺服机构的工作原理如下：
1. 传感器：伺服机构中的传感器被用来检测或测量系统输出的一些重要物理量，例如位置、速度或力量。
传感器可以是光电传感器、编码器、位移传感器等。
2. 控制器：伺服机构的控制器会接收传感器的反馈信息，并与用户输入的期望值进行比较。
通过比较反馈信号和期望值，控制器会生成一个误差信号。
3. 电机：误差信号将通过控制器发送到驱动电机。
电机可以根据误差信号来调整输出的力矩、角度或速度。
4. 机械装置：电机的输出将传递到机械装置，这是伺服机构的工作把手。
机械装置可以是一个转动轴、一个滑块或其他执行器，根据需求进行相应的运动。
5. 反馈回路：伺服机构中关键的一点是反馈回路。
电机的运动将会影响位置或速度传感器的读数，并将信息反馈给控制器。
控制器将根据传感器反馈的信息来调整输出，以实现对期望值的精确控制。
通过不断地测量、计算和调整，伺服机构能够实现准确的位置
或速度控制。
这使得伺服机构在各种应用中广泛使用，包括工业自动化、机器人、CNC机床、印刷设备等。
伺服系统误差分析(精)
伺服系统元件误差
测量元件的误差占系 次要输入 统误差的比例重 供电 温度 冲击振动 电磁场 伺服系统中的测量元 件对系统精度的影响 主要输入 主要输出 是直接的 传 感 器 （基准加使用） 反馈所包围回路中的 线性 各种放大、执行等元 电压灵敏度 滞后 干扰 件的误差或因环境条 温度系数 件变化而引起的误差， 重复性 稳定性 一般都会得到有效的 误差源 抑制 传感器输入输出作用图
G1 ( s )G2 ( s )G3 ( s )G4 ( s ) C ( s ) eN0 ( s ) N 0 ( s ) 1 G1 ( s )G2 ( s )G3 ( s )G4 ( s ) G2 ( s )G3 ( s )G4 ( s ) C ( s ) eN1 ( s ) N1 ( s ) 1 G1 ( s )G2 ( s )G3 ( s )G4 ( s ) G3 ( s )G4 ( s ) C ( s ) eN 2 ( s ) N 2 ( s ) 1 G1 ( s )G2 ( s )G3 ( s )G4 ( s ) G4 ( s ) C ( s ) eN3 ( s ) N 3 ( s ) 1 G1 ( s )G2 ( s )G3 ( s )G4 ( s )
线性度表示图
(3) 分辨力指传感器输入从任意某个非零值开始变化时，所引起 传感器输出变化的最小输入变化值。指传感器能够检测到的被测 量对象的最小值。 传感器的分辨力和其量程之比的百分数称为分辨率。 (4)重复性ex：指传感器输入量按同一方向变化，并连续多次 测量所测得的输出不一致的程度。它反映了传感器的随机误差。 ex=±[3σ/UFS]×100% UFs U 其中，σ是n次测量误差的均方根。 (5)迟滞误差(回差)et U 反映传感器在正行程测量与 反行程测量之间不重合的程度。 r 计算时用et/2较为合理。 et=[ΔU正反max/UFS]×100% 迟滞误差
伺服电动机检测报告
引言概述伺服电动机是一种控制系统中常用的关键元件，广泛应用于各行各业的自动化设备中。
为了确保伺服电动机的正常运行，并及时发现潜在的问题，对伺服电动机进行定期的检测是非常必要的。
本文将围绕伺服电动机检测展开，包括检查电源和电缆连接、测量电压和电流、检测转矩和速度、分析振动和温度、以及检测编码器信号等五个大点进行详细阐述。
正文内容1.检查电源和电缆连接1.1检查电源输入是否符合伺服电动机的额定电压和频率要求1.2检查电源线和电缆的连接是否牢固，不得存在松动或接触不良的情况1.3使用合适的工具检测电缆是否存在损坏或短路等问题2.测量电压和电流2.1使用多用途电表分别测量伺服电动机的输入电压和电流2.2比较测量结果与设备参数的差异，确保电压和电流在合理范围内2.3对比不同工作负载下电压和电流的变化，判断伺服电动机的负载能力3.检测转矩和速度3.1通过转矩传感器对伺服电动机的输出转矩进行检测3.2使用速度传感器测量伺服电动机的输出速度3.3对比测量结果与设备规格，确保伺服电动机的转矩和速度在正常范围内4.分析振动和温度4.1使用合适的振动仪器检测伺服电动机的振动情况4.2比较测量结果与振动限值，判断伺服电动机是否存在异常振动4.3使用温度测量仪器检测伺服电动机的运行温度4.4比较测量结果与设备规范，确保伺服电动机的运行温度在正常范围内5.检测编码器信号5.1使用示波器检测伺服电动机的编码器信号波形5.2分析信号波形的周期、幅值和稳定性，判断编码器信号的质量5.3检查编码器连接线路是否存在断路、短路或接触不良的情况总结伺服电动机检测是确保其正常运行的重要环节。
通过对电源和电缆连接的检查、电压和电流的测量、转矩和速度的检测、振动和温度的分析，以及编码器信号的检测，可以全面了解伺服电动机的运行状态和性能。
及时发现潜在问题并采取相应措施可以避免伺服电动机故障引起的生产事故，提高设备的可靠性和稳定性。
因此，定期进行伺服电动机检测是非常必要的。
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6、磁尺 磁尺又称磁栅，也有直线式和回转式两种，其工作原理 与普通录音机录磁、拾磁的原理是一样的。磁性标尺 是在非导磁材料（如铜、不锈钢或其他合金）的基体 上，涂敷或电镀上一层很薄（10～20 u m）的磁性材 料（镍钻合金），然后用录磁磁头录上等节距的周期 性的磁化信号，一般节距有0.05、0.01、0.2、1mm等 几种。 磁头是进行磁电转换的变换器，它把反映空间位置变 化的磁化信号检测出来，转换成电信号输送给检测电 路。使用单磁头输出的信号小，实际使用中都用多磁 头，而且为了辨别磁头与磁尺的相对移动方向，还配 备了辨向磁头。
当定子绕组通以交流电U1＝Umsinωt时，将在转子绕组产 生感应电动势 U2＝nU1 sinθ＝nUmsinωt sinθ 式中 n——变压比； Um——激磁最大电压； ω——激磁电压角频率； θ一转子与定子相对角位移， 因此，旋转变压器转于绕组输出电压的幅值，是严格按 转子偏转角的正弦规律变化的。数控机床正是利用这 个原理来检验伺服电机轴或丝杠的角位移的。 通常应 用的旋转变压器的控制系统通常有两种控制方式，一 种是鉴相控制，一种是鉴幅控制。
4、感应同步器 感应同步器与旋转变压器一样，是一种精密位移测量元 件，它是根据电磁耦合原理将位移或转角转换成电信 号的。根据用途和结构特点分为直线式和旋转式两类， 分别用于测量直线位移和旋转角度。 直线式感应同步器由定尺和滑尺组成，一般定尺250mm, 定尺上绕有单相连续绕组，节距为2mm。如测量距离 长，可将定尺一个一个地连接起来。当在滑尺上正弦、 余弦绕组上加交流激励电压时，定尺上的连续绕组会 有感应电压输出，感应电压的幅值和相位与激磁电压 有关，也与滑尺与定尺的相对位置有关。 只要测量出 感应电压的幅值，便可求出滑尺与定尺的相对位置。
二 数控机床上检测方式和系统的类型： （１） 速度反馈和位置反馈：速度反馈是用来测量和控 制运动部件的速度。位置反馈是用来测量和控制运动 部件的位移量。 （２）增量式和绝对式。增量式检测只测位移的增量， 每移动一个测量单位就发一个测量信号，其特点是结 构简单。任何一个对中点都可以作为测量的起点，然 而，在运动过程中，一旦发生意外中断，则不能再找 到中断前的位置，只能重新开始。绝对式检测则无此 缺点，任何位置都由一个固定点算起，也就是说每一 点都有一个相应值与之对应。这种方式要求的分辨率 越高结构越复杂。
3、 旋转变压器 它是一种角位移检测元件，在结构上与两相绕ห้องสมุดไป่ตู้式异步 电机相似，由定子和转子组成，激磁电压输给定子， 感应电动势由转子输出。激磁频率常用的有 400Hz 、 500Hz 、 1000Hz 、 2000Hz 和 5000Hz 等，图为旋转变压 器工作原理图。旋转变压器在结构上保证了其定子和 转子在空气间隙内磁通分布符合正弦规律。
（３）数字式和模拟式：数字式是将被测量进行单位量 化后以数字的形式表示，其特点是被测量量化后转换 成脉冲个数，便于处理。检测精度取决于测量单位， 检测装置比较简单，脉冲信号抗干扰能力强。模拟式 检测是将被测量用连续的变量来表示，其特点是被测 量用连续的变量，如电压、相位或幅值来表示。可直 接测量被测量，无须再量化，在小量程内可以实现高 精度测量。 （４）检测元件还可分为直接测量和间接测量，旋转型 和直线型，接触式和非接触式，电磁式、感应式、光 电式和光栅式等不同分法。
第四章 第三节伺服系统中的检测元件
在闭环与半闭环伺服系统中，是用反馈信号和指令信号 的比较结果来进行速度和位置控制的。因此，检测及 反馈单元是伺服系统的重要组成部分，检测元件的精 度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。 一 数控机床的检测元件应具备的条件： （１）满足精度与速度要求。 （2）工作可靠性要高。 （3）安装使用和维护要方便。 由于数控机床的类型不同，工作条件和检测要求各异， 所以，在数控机床上有各种各样的检测方式和系统。
２编码盘与光电盘 编码盘是一种直接编码式的测量元件，它可以直接 把被测转角或位移转换成相应的代码，指示的是绝对 位置而无绝对误差，在电源切断后不会失去位置信息， 但其结构复杂，价格较贵，且不易做到高精度和高分 辨率。编码盘是按一定的编码形式如二进制编码等， 将圆盘分成若于等分，利用电子，光电或电磁元件把 代表被测位移的各等分上的数码转换成电信号输出用 于检测。 有光电式的码盘和电磁式码盘 两种。
四位二进制编码盘：
光电盘是一种光电式转角测量元件，可以说是增量式的 编码盘，即在一个圆盘周围分成相等的透明与不透明 部分，其数量从几百到上千条不等。当圆盘与工作轴 一起转动时，光电元件接受时断时续的光，产生近似 的正弦信号，放大整形后成脉冲信号送到计数器，根 据脉冲的数目和频率可测出工作轴的转角和转速。光 电盘优点是没有接触磨损，允许转速高，最外层每片 宽度可以做得更小，因而精度较高；缺点是结构复杂， 价格高，安装困难。
三 检测元件 １测速发电机 测速发电机是一个速度检测元件，用以测量电机的转 速，它安装在伺服电机轴的一端，与伺服电机构成一 体。 测速发电机也分为定子和转子两部分，定子上有铝镍 钻永久磁铁。当转子由伺服电机带着旋转时，由于永 久磁铁的作用，在转子电枢中将产生感应电势，通过 换向器和电刷获得的直流电压与转子的转速成正比， 可以拾取这个电压作为控制转速的电信号。
感应同步器的特点： （1）精度高 （2）维护简单、寿命长 （3）受环境温度变化影响小
5、光栅 光栅是闭环伺服系统中使用较多的一种光学测量元件， 是在透明玻璃或金属镜面反光平面上刻制平行等间距 条纹，前者称为透射光栅，后者称为反射光栅。透射 光栅信号幅值大，信噪比好，刻纹密度大，一般每毫 米100、200、250条刻纹。反射光栅的线膨胀系数可做 到和机床一致，接长方便，线纹密度一般为每毫米4、 10 、 25 、 40 或 50 条。光栅也可以做成圆盘形，线纹是 放射状的，用来测量转角。 根据光栅的工作原理，可分为透射直线式和莫尔条纹 式两类，其中莫尔条纹式又可分为纵向莫尔条纹式与 横向莫尔条纹式。最常用的是横向莫尔条纹式。