数控技术进给伺服系统AddPPT课件
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数控技术介绍及应用(ppt 54页)
电机驱动单元接收到 一个脉冲相应旋转一个角度，称为步距角，通过机床传动部件， 使工作台相应产生一个位移量。
开环控制系统没有反馈装置，不能消除步进电机失步产生 的误差。因此开环控制系统一般用于运动速度较低和加工精度 不高的机床。
22.03.2022
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2)闭环控制系统(Closed Loop Control System)
装置等。数控机床的刚度要求更高，传动装置间隙要小，
摩擦系数要小且要有恰当的阻尼。
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1.3 数字控制系统
1.3.1 数控系统的组成和分类 （1）数控系统：
是一种能控制机器运动的装置。加工程序输入系统 后能够自动解释指令，进行运算，并由系统的输出装置 向机床的执行机构发出指令，完成规定的运动或动作。
改革开放以来，通过技术引进、科学攻关和技术改造， 我国的数控技术有了较大的进步，逐步形成产业。 1980年北 京机床研究所引进日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海 机床研究所引进美国GE公司的MTC－1数控系统，辽宁精密 仪器厂引进美国Bendix公司的Dynapth LTD10数控系统。
22.03.2022
第一章 绪论
数控技术是现代制造技术的基础，数控技术水平的高低、 数控设备的拥有量以及数控技术的普及程度，已经成为衡 量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志。
数控技术经过几十年的发展（1952年第一台数控机床问世 ），已广泛应用于现代工业的各领域，成为制造业现代化 的基础。数控技术不仅应用于金属切削机床，还应用于其 他多种设备。如机器人、坐标测量机、数控雕刻机、数控 绘图机、电火花加工机床等。
闭环控制系统在机床运动方向上增加测量工作台实际 位移的传感器，将工作台实际位置的信息反馈给CNC 的比较器，如有误差，由CNC发指令，使工作台运动 直至误差消失。 采用闭环控制系统的机床的位置精度大大提高。
开环控制系统没有反馈装置，不能消除步进电机失步产生 的误差。因此开环控制系统一般用于运动速度较低和加工精度 不高的机床。
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2)闭环控制系统(Closed Loop Control System)
装置等。数控机床的刚度要求更高，传动装置间隙要小，
摩擦系数要小且要有恰当的阻尼。
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1.3 数字控制系统
1.3.1 数控系统的组成和分类 （1）数控系统：
是一种能控制机器运动的装置。加工程序输入系统 后能够自动解释指令，进行运算，并由系统的输出装置 向机床的执行机构发出指令，完成规定的运动或动作。
改革开放以来，通过技术引进、科学攻关和技术改造， 我国的数控技术有了较大的进步，逐步形成产业。 1980年北 京机床研究所引进日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海 机床研究所引进美国GE公司的MTC－1数控系统，辽宁精密 仪器厂引进美国Bendix公司的Dynapth LTD10数控系统。
22.03.2022
第一章 绪论
数控技术是现代制造技术的基础，数控技术水平的高低、 数控设备的拥有量以及数控技术的普及程度，已经成为衡 量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志。
数控技术经过几十年的发展（1952年第一台数控机床问世 ），已广泛应用于现代工业的各领域，成为制造业现代化 的基础。数控技术不仅应用于金属切削机床，还应用于其 他多种设备。如机器人、坐标测量机、数控雕刻机、数控 绘图机、电火花加工机床等。
闭环控制系统在机床运动方向上增加测量工作台实际 位移的传感器，将工作台实际位置的信息反馈给CNC 的比较器，如有误差，由CNC发指令，使工作台运动 直至误差消失。 采用闭环控制系统的机床的位置精度大大提高。
数控机床的伺服系统
第七章 数控机床的伺服系统
但直流电机有电刷，限制了转速的提高，而且结构复杂， 价格也高。进入80年代后，由于交流电机调速技术的突破，交 流伺服驱动系统进入电气传动调速控制的各个领域。交流伺服 电机，转子惯量比直流电机小，动态响应好。而且容易维修， 制造简单，适合于在较恶劣环境中使用，易于向大容量、高速 度方向发展，其性能更加优异，已达到或超过直流伺服系统， 交流伺服电机已在数控机床中得到广泛应用。
第七章 数控机床的伺服系统
进给伺服系统的作用：接受数控装臵发出的进给速度和位 移指令信号，由伺服驱动装臵作一定的转换和放大后，经伺服 电机（直流、交流伺服电机、功率步进电机等）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。 数控机床的进给伺服系统能根据指令信号精确地控制执行 部件的运动速度与位臵，以及几个执行部件按一定规律运动所 合成的运动轨迹。如果把数控装臵比作数控机床的“大脑”， 是发布“命令”的指挥机构，那么伺服系统就是数控机床的 “四肢”，是执行“命令”的机构，它是一个不折不扣的跟随 者。
第七章 数控机床的伺服系统
二、步进电机工作原理
步进电机伺服系统是典型的开环控制系统，在此系统中， 步进电机受驱动线路控制，将进给脉冲序列转换成为具有一 定方向、大小和速度的机械转角位移，并通过齿轮和丝杠带 动工作台移动。进给脉冲的频率代表了驱动速度，脉冲的数 量代表了位移量，而运动方向是由步进电机的各相通电顺序 来决定，并且保持电机各相通电状态就能使电机自锁。但由 于该系统没有反馈检测环节，其精度主要由步进电机来决定， 速度也受到步进电机性能的限制。
第七章 数控机床的伺服系统
直线电动机的实质是把旋转电动机沿径向剖开，然后拉直 演变而成，利用电磁作用原理，将电能直接转换成直线运动动 能的一种推力装臵，是一种较为理想的驱动装臵。在机床进给 系统中，采用直线电动机直接驱动与旋转电动机的最大区别是 取消了从电动机到工作台之间的机械传动环节，把机床进给传 动链的长度缩短为零。正由于这种传动方式，带来了旋转电动 机驱动方式无法达到的性能指标和优点。由于直线电动机在机 床中的应用目前还处于初级阶段，还有待进一步研究和改进。 随着各相关配套技术的发展和直线电动机制造工艺的完善，相 信用直线电动机作进给驱动的机床会得到广泛应用。
第4章 数控机床伺服系统
图4-7 永磁直流伺服电动机
第4章 数控机床伺服系统
第4章 数控机床伺服系统 工作原理：假设是单三拍通电工作方式。 （1）A 相通电时，定子A 相的五个小齿和转子对 齐。此时，B 相和 A 相空间差120，含 1 120/9 = 13 齿 3 2 A 相和 C 相差240，含240/ 9 = 26 个 3 齿。所以，A 相的转子、定子的五个小齿对 齐时，B 相、C 相不能对齐，B相的转子、 定子相差 1/3 个齿（3），C相的转子、定 子相差2/3个齿（6）。
mz2 k
式中：n —转速（r/min）； f —控制脉冲频率，即每秒输入步进电动机的脉冲数； 由上式可知：工作台移动的速度由指令脉冲的频率所控制。
第4章 数控机床伺服系统 特点：
(1)来一个脉冲，转一个步距角。
(2)控制脉冲频率，可控制电机转速。
(3)改变脉冲顺序，改变方向。
种类：
有励磁式和反应式两种。两种的区别在于励磁式步进电机的转 子上有励磁线圈，反应式步进电机的转子上没有励磁线圈。
第4章 数控机床伺服系统
计算机数控系统 机床 I/O 电路和装置 操作面板 键盘 输入输出 设备 机 床
PLC
计算机 数 装 控 置
主轴伺服单元
主轴驱动装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
主进辅 运给助 传控 动 动制 机机机 构构构
数控机床的组成
第4章 数控机床伺服系统
第4章
数控机床伺服系统
第4章 数控机床伺服系统
360o s mz2 k
第4章 数控机床伺服系统
每个步距角对应工作台一个位移值，这个位移值称为脉 冲当量。 因此，只要控制指令脉冲的数量即可控制工作台移动的 位移量。步距角越小，它所达到的位置精度越高，因此实际 使用的步进电动机一般都有较小的步距角。 步进电动机的转速公式为：n 60 f
第4章 数控机床伺服系统
第4章 数控机床伺服系统 工作原理：假设是单三拍通电工作方式。 （1）A 相通电时，定子A 相的五个小齿和转子对 齐。此时，B 相和 A 相空间差120，含 1 120/9 = 13 齿 3 2 A 相和 C 相差240，含240/ 9 = 26 个 3 齿。所以，A 相的转子、定子的五个小齿对 齐时，B 相、C 相不能对齐，B相的转子、 定子相差 1/3 个齿（3），C相的转子、定 子相差2/3个齿（6）。
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式中：n —转速（r/min）； f —控制脉冲频率，即每秒输入步进电动机的脉冲数； 由上式可知：工作台移动的速度由指令脉冲的频率所控制。
第4章 数控机床伺服系统 特点：
(1)来一个脉冲，转一个步距角。
(2)控制脉冲频率，可控制电机转速。
(3)改变脉冲顺序，改变方向。
种类：
有励磁式和反应式两种。两种的区别在于励磁式步进电机的转 子上有励磁线圈，反应式步进电机的转子上没有励磁线圈。
第4章 数控机床伺服系统
计算机数控系统 机床 I/O 电路和装置 操作面板 键盘 输入输出 设备 机 床
PLC
计算机 数 装 控 置
主轴伺服单元
主轴驱动装置
进给伺服单元 测量装置
进给驱动装置
主进辅 运给助 传控 动 动制 机机机 构构构
数控机床的组成
第4章 数控机床伺服系统
第4章
数控机床伺服系统
第4章 数控机床伺服系统
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第4章 数控机床伺服系统
每个步距角对应工作台一个位移值，这个位移值称为脉 冲当量。 因此，只要控制指令脉冲的数量即可控制工作台移动的 位移量。步距角越小，它所达到的位置精度越高，因此实际 使用的步进电动机一般都有较小的步距角。 步进电动机的转速公式为：n 60 f
数控ppt课件完整版
和效率。
航空航天领域
航空航天零件具有复杂形状和高 精度要求，数控技术可以满足其 加工需求。
汽车制造领域
汽车制造中需要大量的零部件加 工，数控技术可以提高生产效率 和降低成本。
其他领域
如模具制造、能源装备等领域也 可以应用数控技术，提高生产效
率和产品质量。
02
数控机床结构与分类
数控机床的结构特点
高刚度
03
数控编程基础
数控编程的概念与步骤
数控编程的概念
是将零件的加工信息，按照数控系统规定的代码和格式，编制成加工程序文件，并输入到数控装置中，由数控装置控制机床进行 自动加工的过程。
数控编程的概念与步骤
确定加工方案
03
分析零件图样和工艺要求 数控编程的步骤
02 01
数控编程的概念与步骤
选择合适的数控机床 选择合适的刀具、夹具和量具 编制加工程序
复合化加工
绿色制造
复合化加工是未来数控技术 的重要发展方向，通过在一 台机床上实现多种加工功能， 提高加工效率。
环保和可持续发展已成为制 造业的重要趋势，数控技术 将更加注重绿色制造，如采 用环保材料、降低能耗等。
数控技术在未来制造业中的地位和作用
提高生产效率
数控技术能够显著提高加工精度和生产效率，降低生产成本，提 升企业竞争力。
如液压泵故障、气路堵塞等。
观察法
通过观察机床运行状态、听取异常声响等方式判断故障部位。
数控机床的故障诊断与排除方法
测量法
使用测量仪器对机床各部位进行检测，分析故障原因。
替换法
通过替换疑似故障部件的方式，逐步缩小故障范围。
数控机床的故障诊断与排除方法
故障排除方法
根据故障诊断结果，对相应部件进行维修或更 换。
航空航天领域
航空航天零件具有复杂形状和高 精度要求，数控技术可以满足其 加工需求。
汽车制造领域
汽车制造中需要大量的零部件加 工，数控技术可以提高生产效率 和降低成本。
其他领域
如模具制造、能源装备等领域也 可以应用数控技术，提高生产效
率和产品质量。
02
数控机床结构与分类
数控机床的结构特点
高刚度
03
数控编程基础
数控编程的概念与步骤
数控编程的概念
是将零件的加工信息，按照数控系统规定的代码和格式，编制成加工程序文件，并输入到数控装置中，由数控装置控制机床进行 自动加工的过程。
数控编程的概念与步骤
确定加工方案
03
分析零件图样和工艺要求 数控编程的步骤
02 01
数控编程的概念与步骤
选择合适的数控机床 选择合适的刀具、夹具和量具 编制加工程序
复合化加工
绿色制造
复合化加工是未来数控技术 的重要发展方向，通过在一 台机床上实现多种加工功能， 提高加工效率。
环保和可持续发展已成为制 造业的重要趋势，数控技术 将更加注重绿色制造，如采 用环保材料、降低能耗等。
数控技术在未来制造业中的地位和作用
提高生产效率
数控技术能够显著提高加工精度和生产效率，降低生产成本，提 升企业竞争力。
如液压泵故障、气路堵塞等。
观察法
通过观察机床运行状态、听取异常声响等方式判断故障部位。
数控机床的故障诊断与排除方法
测量法
使用测量仪器对机床各部位进行检测，分析故障原因。
替换法
通过替换疑似故障部件的方式，逐步缩小故障范围。
数控机床的故障诊断与排除方法
故障排除方法
根据故障诊断结果，对相应部件进行维修或更 换。
数控技术 第七章 数控机床的进给伺服系统
三 步进电动机的基本控制方法
（2） 双电压功率放大电路 优点：功耗低，改善了脉冲 优点：功耗低， 前沿。 前沿。 缺点：高低压衔接处电流波 缺点： 形呈凹形， 形呈凹形，使步进电机 输出转矩降低， 输出转矩降低，适用于 大功率和高频工作的步 进电机。 进电机。
三 步进电动机的基本控制方法
（3） 斩波恒流功放电路 优点： 优点：1）R3较小（小 R3较小（ 较小 于兆欧） 于兆欧）使整个 系统功耗下降， 系统功耗下降， 效率提高。 效率提高。 2）主回路不串 电阻， 电阻，电流上升 快，即反应快。 即反应快。 3）由于取样绕 组的反馈作用， 组的反馈作用， 绕组电流可以恒定在确定的数值上， 绕组电流可以恒定在确定的数值上，从而保证在很大频率范 围内，步进电机能输出恒定的转矩。 围内，步进电机能输出恒定的转矩。
二 数控机床对伺服系统的基本要求
1 高精度 一般要求定位精度为0.01~0.001mm； ； 一般要求定位精度为 高档设备的定位精度要求达到0.1um以上。 以上。 高档设备的定位精度要求达到 以上 2 快速响应 3 调速范围宽 调速范围指的是 max/nmin 。 调速范围宽:调速范围指的是 调速范围指的是:n 进给伺服系统:一般要求 进给伺服系统 一般要求0~30m/min，有的已达到 一般要求 ，有的已达到240m/min 主轴伺服系统:要求 主轴伺服系统 要求1:100~1:1000恒转矩调速 要求 恒转矩调速 1:10以上的恒功率调速 以上的恒功率调速
一 直流伺服电动机调速原理
7-30 直流电动机的机械特性
二 直流电动机的PWM调速原理 直流电动机的 调速原理
7-24 脉宽调制示意图 脉宽调制示意图
Ud =
τ
T
U = δ T U δ T 称为导通率
《数控技术伺服》课件
网络化
总结词
随着工业互联网的发展，数控技术伺服系统的网络化成为必然趋势。
详细描述
网络化是指将数控技术伺服系统与互联网进行连接，实现远程监控、远程维护和数据共享等功能。网 络化可以提高生产效率、降低维护成本，同时促进制造业的数字化转型。实现网络化需要借助通信协 议、网络安全等技术，确保数据传输的可靠性和安全性。
05 数控技术伺服系统的维护与保养
CHAPTER
日常维护
定期检查
对伺服系统进行定期检查，确保各部件正常工作。
清洁保养
保持伺服系统的清洁，避免灰尘、杂物等影响正常运行。
润滑保养
对需要润滑的部位进行定期润滑，保证机械部件的顺畅运转。
故障诊断与排除
故障识别
通过观察、听诊、触诊等方式，识别伺服系统是否存 在异常。
智能化
总结词
随着人工智能技术的发展，数控技术伺服系统的智能化成为新的发展趋势。
详细描述
智能化是指将人工智能技术应用于数控技术伺服系统中，实现自适应控制、自主学习和自决策等功能。智能化可 以提高伺服系统的响应速度、稳定性和可靠性，同时降低对操作人员技能的要求。实现智能化需要借助机器学习 、深度学习等人工智能技术，对数据进行处理和分析，以优化伺服系统的性能。
伺服驱动器
01
伺服驱动器是数控技术伺服系统中的能源转换装置，负责将输 入的电能转换为适合伺服电机的能源形式。
02
伺服驱动器通常采用先进的电力电子技术，如PWM控制、矢量
控制等，实现高精度的电流和电压调节。
伺服驱动器还具有过载保护、短路保护等功能，能够确保系统
03
的安全可靠运行。
伺服控制器
伺服控制器是数控技术伺服系统的核心控制单 元，负责接收来自数控系统的指令，并输出控 制信号给伺服驱动器和伺服电机。
数控系统工作原理简介PPT课件( 66页)
按所用进给伺服系统
开环数控系统 半闭环数控系统 控制系统 闭环数控系统
步进电机
数控装置
伺服马达
数控装置
机床工作台
伺服马达
机床工作台
机床工作台
位置检 测器 位置检测器
按数控系统加工功能
点位控制系统（Positioning Control System）
特点:只要求保证点与点之间的准确定位,即只控制行程的终点 坐标值,而对点与点之间刀具所移动的轨迹不加控制.在移动过 程中,刀具不进行切削,采用机床设定的最高进给速度进行定位 运动,接近终点需要低速趋近。如:钻床、冲床
+Y
F 4F 3Xe154 E=E-1=5-1=4≠0
F4 40 F5 10
+X F5F4Ye431 E=E-1=4-1=3≠0
+X
F 6F 5Ye132 E=E-1=3-1=2≠0
F6 20
+Y
F 7F 6Xe253 E=E-1=2-1=1≠0
•数字积分原理 •数字积分(DDA)直线插补
① 原理
Y
y f (t)
例：右图下，若要使从O点到E点的插补过程进
给脉冲均匀，就必须使分配给x,y方向的单位增
量成正比。设需要在t=10秒内使加工到达终点E，
则每单位时间间隔△t内，x和y的增量分别为
△t
△x’=xe/10=0.7
y
△y’=ye/10=0.4
F i 1 ,i X e Y i X i 1 Y e X e Y i ( X i 1 ) Y e X e Y i X i Y e Y e
即
i 1 F i-Y e F
当偏差值F <0时，刀具从现加工点 (Xi,Yi ) 向Y正向前进一步，到达 新加工点 (Xi,Yi1)则新加工点的偏差值为
数控机床的进给伺服系统概述
M j max
• 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。
• 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。
《数控原理与系统》第4章__伺服驱动系统
第4章 伺服驱动系统
4.2.1 步進電動機 1. 步進電動機的特點 步進電動機是一種將電脈衝信號 轉換成相應角位移的機電執行元件。給 一個電脈衝信號，步進電動機就回轉一 個固定的角度，稱為一步，所以稱為步 進電動機。由於其轉動角度由脈衝個數 控制，不需要回饋環節，所以在經濟型 數控機床上得到了廣泛的應用。概括起 來步進電機具有如下優點：
第4章 伺服驱动系统
第4章 伺服驅動系統
4.1 伺服系統概述 4.2 開環步進電動機驅動系統 4.3 直流伺服系統 4.4 交流伺服系統 4.5典型數控伺服驅動系統簡介 小結 習題
第4章 伺服驱动系统
4.1 伺服系統概述
1. 基本概念 伺服（Servo）系統又叫隨動系統， 是一種能 夠跟隨指令信號的變化而動作的自動控制裝置， 根據實現方法不同， 可以分為機械隨動（仿形） 系統、 液壓伺服系統、 電氣伺服系統等， 目前 的數控機床均採用電氣伺服系統。
第4章 伺服驱动系统
在數控機床中，CNC裝置是發佈命令的“大 腦”， 而伺服系統則是數控機床的“四肢”， 是一種執行機構， 它能夠準確地執行來自 CNC 裝置的運動指令。 伺服系統由伺服驅動裝置、伺服電動機、位 置檢測裝置等組成。伺服驅動裝置的主要功能是 功率放大和速度調節，將弱信號轉換為強信號， 並保證系統的動態性能；伺服電動機用來將電能 轉換為機械能，拖動機械部件移動或轉動。
第4章 伺服驱动系统
半閉環伺服系統一般將位置檢測元件安裝在電動機 軸上(一般電機生產商已裝好)，用以精確控制電動機的角 度，然後通過滾珠絲杠等傳動機構，將角度轉換成工作臺 的直線位移。半閉環的閉環環路短，不包括傳動機構等大 慣性環節，因而系統容易達到較高的位置增益，不發生振 盪現象。且其快速性好，動態精度高，傳動機構的非線性 因素對系統的影響小。因此被廣泛採用。但如果傳動機構 的誤差過大或其誤差不穩定，則數控系統難以補償。如由 傳動機構的扭曲變形所引起的彈性間隙，因其與負載力矩 有關，故無法補償。由製造與安裝所引起的重複定位誤差 以及由於環境溫度與絲杠溫度變化所引起的絲杠螺距誤差 也是不能補償的。因此要進一步提高精度，只有採用全閉 環控制方式。
伺服系统总结(电机和驱动)ppt课件
；...
8
(1) 液压伺服控制系统 液压伺服控制系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推 动液压油。通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同行程、 不同方向的动作，完成各种设备不同的动作需要。液压伺服控制系统按照偏差信 号获得和传递方式的不同分为机-液、电-液、气-液等,其中应用较多的是机-液和 电-液控制系统。按照被控物理量的不同,液压伺服控制系统可以分为位置控制、 速度控制、力控制、加速度控制、压力控制和其他物理量控制等。液压控制系统 还可以分为节流控制(阀控)式和容积控制(泵控)式。在机械设备中,主要有机-液伺 服系统和电-液伺服系统。
伺服系统介绍
；...
1
目录
伺服系统概述
系统结构原理以及分类
伺服电机
伺服驱动
编码器以及制动方式介绍
伺服与步进区别
伺服选型
；...
2
一、 伺服系统概述
伺服系统(servomechanism)又称随动系统， 是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制 系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等 输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任 意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控 制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控 等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置 控制非常灵活方便。
；...
10
(4) 电液伺服控制系统 它是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。最常见的 有电液位置伺服系统、电液速度控制系统和电液力(或力矩)控制系统。 以上是我们常用到的四种伺服系统，他们的工作原理和性能以及可以应用的 范围都有所区别，各有自己的特点和优缺点。因此在选择或者购买的时候， 就需要根据系统的需要以及需要控制的参数和实现的性能，通过计算后在选 择合适的产品。
第7章 数控机床的进给伺服系统PPT课件
起动频率fq 的选择 先计算电机轴上的等效负载转动惯量：
式中 J1、J2——齿轮的转动惯量(N·m·s2)；J3——丝杠的转动惯量 d ——冲当量(mm／脉冲)。
然后进行负载启动频率fqF 的估算； 式中 fq——空载启动频率(Hz)，T——由矩频特性决定的力矩(Nm)
J——电机转子转动惯量(N·m·s2)。 依照机床要求的启动频率fqF ，可选择fq
第七章 数控机床的进给伺服系统
7-1 概述 7-2 步进电动机及其驱动系统 7-3 直流伺服电动机及其速度控制 7-4 交流伺服电动机及其速度控制 7-5 主轴驱动 7-6 位置控制
§ 7-1 概述
立式铣床
加工中心 刀库刀具定位电机 机械手旋转定位电机
带制动器伺服电机 主轴电机
伺服电机
伺服驱动系统（Servo System)
称做空载运行频率fmax。它也是步进电动机的重要性能指标，对于提高 生产率和系统的快速性具有重要意义。
fmax 应能满足机床工作台最高运行速度。
6. 运行矩频特性 运行矩频特性T＝f(F)是描述步进电动
机连续稳定运行时，输出转矩T与连续运行 T 频率之间的关系。它是衡量步进电动机运转 时承载能力的动态性能指标。
f
三、步进电动机驱动电源 1. 作用 发出一定功率的电脉冲信号，使定子励磁绕组顺序通电。 2. 基本要求 （1）电源的基本参数与电动机相适应； （2）满足步进电动机起动频率和运行频率的要求； （3）抗干扰能力强，工作可靠； （4）成本低，效率高，安装维修方便。
1.步距角 步进电动机每步的转角称为步距角，计算公式：
θ＝ 360 (°) Z mK
式中 m—步进电动机相数 Z—转子齿数 K—控制方式系数， K=拍数p/相数m
式中 J1、J2——齿轮的转动惯量(N·m·s2)；J3——丝杠的转动惯量 d ——冲当量(mm／脉冲)。
然后进行负载启动频率fqF 的估算； 式中 fq——空载启动频率(Hz)，T——由矩频特性决定的力矩(Nm)
J——电机转子转动惯量(N·m·s2)。 依照机床要求的启动频率fqF ，可选择fq
第七章 数控机床的进给伺服系统
7-1 概述 7-2 步进电动机及其驱动系统 7-3 直流伺服电动机及其速度控制 7-4 交流伺服电动机及其速度控制 7-5 主轴驱动 7-6 位置控制
§ 7-1 概述
立式铣床
加工中心 刀库刀具定位电机 机械手旋转定位电机
带制动器伺服电机 主轴电机
伺服电机
伺服驱动系统（Servo System)
称做空载运行频率fmax。它也是步进电动机的重要性能指标，对于提高 生产率和系统的快速性具有重要意义。
fmax 应能满足机床工作台最高运行速度。
6. 运行矩频特性 运行矩频特性T＝f(F)是描述步进电动
机连续稳定运行时，输出转矩T与连续运行 T 频率之间的关系。它是衡量步进电动机运转 时承载能力的动态性能指标。
f
三、步进电动机驱动电源 1. 作用 发出一定功率的电脉冲信号，使定子励磁绕组顺序通电。 2. 基本要求 （1）电源的基本参数与电动机相适应； （2）满足步进电动机起动频率和运行频率的要求； （3）抗干扰能力强，工作可靠； （4）成本低，效率高，安装维修方便。
1.步距角 步进电动机每步的转角称为步距角，计算公式：
θ＝ 360 (°) Z mK
式中 m—步进电动机相数 Z—转子齿数 K—控制方式系数， K=拍数p/相数m
数控机床-伺服参数设置ppt课件
丝杠螺距 栅格间隔 10 mm/转
检测单位 0.001 mm
所需的位置脉冲 10000 脉冲/转
参考计数器容量 10000
精选编辑ppt
10
（10）FSSB显示和设定画面 通过一个高速串行总线（FANUC 串行伺服总线，或FSSB）连接CNC控制单
元到伺服放大器，只用用一根光缆，可显著减少机床电气的电缆使用量。 轴设定会根据轴和放大器内部之间关系自动计算并输入到FSSB设定画面。参数 1023，1905，1910-1919，1936和1937会按计算结果自动定义。 ●显示
键、
键、
[SV.PARA] 键。 5.使用光标，翻页键，输入初始设定时必要的参数。
（1）初始设定位精选编辑ppt
6
＃3(PRMCAL)1：进行参数初始设定时，自动变成1。根据脉冲编码器的脉冲数自动计算下列值。 PRM 2043（PK1V），PRM 2044（PK2V），PRM 2047（POA1）， PRM 2053（PPMAX），PRM 2054（PDDP）， PRM 2056（EMFCMP）， PRM 2057（PVPA），PRM 2059（EMFBAS）， PRM 2074（AALPH），PRM 2076（WKAC） ＃1（DGPRM）0：进行数字伺服参数的初始化设定。 1：不进行数字伺服参数的初始化设定。 ＃0（PLC01） 0：使用PRM 2023，2024的值。 1：在内部把PRM 2023，2024的值乘10倍。 （2）电机ID号 选择所使用的电机ID号，按照电机型号和规格号（中间4位：A06B-XXXX-BXXX）列于下面的表 格中。对于本手册中没叙述到的电机型号，请参照α系列伺服放大器说明书。
数字伺服
叙述数字伺服维修上所需要的伺服调整画面的显 示内容 伺服参数的初始化设定方法 伺服调整画面
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组通电，在切换瞬间总保持一相绕组通电，所以工作稳定；
服
➢ 三相六拍工作方式：通电顺序为A→AB→B→BC→C→CA→A→…
驱
动
（ 逆 时 针 转 动 ） 或 A→AC→C→CB→B→BA→A→…（ 顺 时 针 转
给 伺
动控制系统。
服
系
统
3
一、进给伺服系统的定义及组成
2020/4/16
.
2 .组成：进给伺服系统主要由以下几个部分组成：位置
控制单元；速度控制单元；驱动元件(电机)；检测与 反馈单元；机械执行部件。
第
位置控制单元
速度控制单元
一 节
CNC + 插补 指令
位置控制调节
-
器
+
-
速度控制 调节与驱动
机械执行部件
概
实际 位置 反馈
实际 速度 反馈
电机
检测与反馈单
述
元
4
二、NC机床对数控进给伺服系统的要求
2020/4/16
.
二、NC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：
R NF maF xmin
第
一
一般要求：
节
R N 10 且 0 . 1 m m 0 F m m 0 1 i m in n m m i
与伺服单元是相互配套供应的，其性能参数进行了
第
相互匹配，这样才能获得高性能的系统指标。
三
节 4. 伺服单元主要作用：接受来自CNC单元的位置（速
进
度、电流）指令信号，对其进行适当的调节运算，
给
伺
将其变换成电机转速的控制量(频率，电压等)，再
服
驱
经功率放大部件将其变换成电机的驱动电量，使驱
动 系
动电机按要求运行。简言之：调节、变换、功放。
2020/4/16
.
一、概述
1. 进给伺服驱动系统：由进给伺服系统中的电机及其
控制和驱动单元 组成。
第 四
2. 电机：进给系统的动力部件，它提供执行部件运动
章
所需的动力，在数控机床上目前常用的电机有：
进
步进电机
给
直流伺服电机
伺 服
交流伺服电机
系
直线电机。
统
10
一、概述
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.
3. 伺服单元：电机的控制和驱动单元，通常驱动电机
针方向转动，每次转30。。若定子按A→C→B→A→…顺序通电，
转子按顺时针方向转动，每次同样转30。——由于每次只一相
第
通电，在切换瞬间失去自锁转矩，容易失步；
三
节
➢ 双三拍方式：通电顺序为AB→BC→CA→AB→…（逆时针转动）
进
或AC→CB→BA→AC→…（顺时针转动）——由于每次有两相绕
给 伺
第四章 进给伺服系统
2020/4/16
.
内容提要
第
四
本章将详细讨论进给伺服系统的软件硬
章
进 件结构；进给伺服系统基本功能的原理及实
给 伺
现方法。
服
系
统
1
第四章 进给伺服系统
2020/4/16
.
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
第
四
布“命令”的“指挥所”，那么进给伺服系统
第
术的发展，除功率驱动电路外，其它部分均可由软
三 节
件实现，从而进一步简化结构，降低价格，因此，
进
这类系统目前仍有相当的市场。
给 伺
目前步进电机仅用于小容量、低速、精度要不
服 驱
高的场合，如经济型数控；打印机、绘图机等计算
动
机的外部设备。
系
统
13
二、步进电机及其驱动装置
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.
按力矩产生的原理，步进电机可分为反应式和
概
稳定性：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。 述
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二、NC机床对数控进给伺服系统的要求
2020/4/16
.
2、输出位置精度要高
静态：定位精度和重复定位精度要高，即定位误
第
差和重复定位误差要小。(尺寸精度)
一
节
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)
概 灵敏度要高，有足够高的分辩率。
述
6
二、NC机床对数控进给伺服系统的要求
2020/4/16
.
⒊ 负载特性要硬
在系统负载范围内，
当负载变化时，输出速度应 F
基本不变。即△F尽可能小；
△t
第 一 节
当负载突变时，要求速度的 恢复时间短且无振荡。即△t
尽可能短；
应有足够的过载能力。 概
述
这就要求伺服系统有良好的静态与动态刚度
章
则是数控系统的“四肢”，是一种“执行机
进
给
构”。它忠实地执行由CNC装置发来的运动命
伺
服
令，精确控制执行部件的运动方向，进给速度
系
统
与
位
移
量
。
2
第一节 概述
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.
一 、进给伺服系统的定义及组成
1 . 定义：
第
四 章
进给伺服系统(Feed Servo System)——
进
以移动部件的位置和速度作为控制量的自
F
tp
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t
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二、NC机床对数控进给伺服系统的要求
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.
⒌ 能可逆运行和频繁灵活启停。
⒍ 系统的可靠性高，维护使用方便，成本低。
第 一
综上所述：
节
对伺服系统的要求包括静态和动态特性两方面；
对高精度的数控机床，对其动态性能的要求更严。 概 述
9
第三节 进给伺服驱动系统
驱 动
芯做成的。当某相定子绕组通以直流电压激磁后产生磁场，对转子的某一对齿产生电磁转矩，
系
吸引转子，使转子上的齿与该相定子磁极上的齿对齐，令转子转动一定的角度，依次向定子绕
统
组轮流激磁，会使转子按一定方向连续旋转。
15
二、步进电机及其驱动装置
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.
➢ 单三拍方式：若定子按A→B→C→A→…顺序通电，转子按逆时
△F
t
7
二、NC机床对数控进给伺服系统的要求
.
⒋ 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
第 行部件的运动速度的建立时间
一 tp 应尽可能短。
节 通常要求 0→Fmax（Fmax→0） 的响应时间应小于200ms，且
概 不能有超调，否则对机械部件 述 不利，有害于加工质量。
励磁式等几种：
第 三
➢ 反应式转子无绕组，由被励磁的定子绕组
节
产生反应力矩实现步进进给；
进
给
➢ 励磁式转子、定子均有绕组(或转子用永
伺
服
久磁钢)，由电磁力矩实现步进进给
驱
动
系
统
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二、步进电机及其驱动装置
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三相反应式步进电机的工作原理－电磁铁的作用原理：
.
第 三 节
进
给
伺
服
定子上有6个磁极，分成A、B、C三相，每个磁极上绕有励磁绕组，转子无绕组，是由带齿的铁
统
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一、概述
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.
5. 进给驱动系统的特点（与主运动系统比较）：
第
功率相对较小；
三
节
进
控制精度要求高；
给
伺 服
控制性能要求高，尤其是动态性能。
驱
动
系
统
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二、步进电机及其驱动装置
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.
步进电机流行于70年代，其结构简单、控制容
易、维修方面，且控制为全数字化。随着计算机技