《进给伺服系统》PPT课件

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第
进给伺服系统
六
章
进 给 伺 服 系 统
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第六章 进给伺服系统
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第一节 概述
第二节 进给伺服系统的位置检测装置
第
六 第三节 进给伺服驱动系统
章
第四节 典型进给伺服系统(位置控制)
进
给 伺
第五节 伺服系统性能分析
服 系
第六节 伺服系统的特性对加工精度的影响
统
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第六章 进给伺服系统
伺 200ms，且不能有超调，否则
服 对机械部件不利，有害于加工
系 统
质量。
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t
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第一节 概述
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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
六 章
综上所述：
进 对伺服系统的要求包括静态和动态特性两方面；
给 伺
对高精度的数控机床，对其动态性能的要求更
部件的位置/角度和速度作为控制量的自动控制系统。
第 六 章
它接收数控单元的位移/速度控制指令,驱动工作台/主 轴按照的要求进行运动。 CNC装置是数控机床的“大
脑” ， “指挥机构”，进给伺服系统是数控机床的
进
“四肢” ， “执行机构”。
给 伺
伺服系统直接影响移动速度、跟踪精度、定位精
服
度等一系列重要指标，是数控机床的关键技术。
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伺服驱动系统（Servo System)
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控制信号
CNC系统
驱动电路
反馈信号
检测装置
伺服驱动系统
光栅尺
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第一节
第
六 章
概述
进 给 伺 服 系 统
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第一节 概述
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一. 进给伺服系统的定义及组
成
二. 1进、给定伺义服系：统(Feed Servo System)——以移动
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。
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立式铣床
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加工中心
刀库刀具定位电机 机械手旋转定位电机
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带制动器伺服电机 主轴电机
伺服电机
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数控机床的伺服驱动
Bedientafelfront
mit PCU 20/50/70
系
统
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第一节 概述
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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(步进电动
第 六 章
机、直流伺服电动机和交流伺服电动机)；检测 与反馈单元（感应同步器、旋转变压器、光栅、
脉冲编码器等）；机械执行部件。
进
给
伺
服
系
统
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第一节 概述
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位置控制单元
速度控制单元
进CNC
第 给插补 指令
六指 章令
进 给 伺 服 系 统
+ 位置控制调节
比较-控制环器节
+ 速度控制
驱动- 控制调单节与元驱动
实际
实际 位置
反馈速反度馈检测单元
反馈
检测与反馈单元
执行元机件械执行部件
机
电机
床
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第一节 概述
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3.作用:
接受CNC装置发出的位移/速度指令信号，
系
统
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第一节 概述
第 六 章 进 给 伺 服 系 统
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第一节 概述
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闭环进给伺服系统结构
指令
第 六 章
进 给 伺 服 系 统
位置控制 模块
速度控制 单元
位置环
服 系 统
这是要求伺服系统有良好的静 态与动态刚度。
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△t △F
t
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第一节 概述
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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， F
第 执行部件的运动速度的建立时
六 章
间 tp 应尽可能短。
通常要求从 0→Fmax
进 给
（Fmax→0），其时间应小于
tp
章
动态：跟随精度，这是动态性能指标，用跟随误
进 给
差表示。 (轮廓精度)
伺 服
灵敏度要高，有足够高的分辩率。
系
统
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第一节 概述
.
⒊ 负载特性要硬
在系统负载范围内，
当负载变化时，输出速
F
第
度应基本不变。即△F尽
六
可能小；
章
当负载突变时，要求速
进 给
度的恢复时间短且无振 荡。即△t尽可能短；
伺
应有足够的过载能力。
一般要求：
进
给
R N 10 且 0 . 1 m m 0 F m m 0 1 i m in n m m i
伺
服
稳定性：指输出速度的波动要少，尤其是在低
系
速时的平稳性显得特别重要。
统
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第一节 概述
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⒉ 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
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差和重复定位误差要小。(尺寸精度)
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E/R- Modul NCU
Peripherie SIMATIC S7-300
Umrichter SIMODRIVE 611 digital mit CNC SINUMERIK 840D
Leistungsteil
DrehstromHauptspindelmotor
DrehstromServomotoren
第 六
由伺服驱动装置作一定的转换和放大后，经伺
章
服电机（直流、交流伺服电机、步进电机等）
进
和机械传动机构，驱动机床的工作台等执行部
给 件实现工作进给或快速运动。
伺
服
系
统
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第一节 概述
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二、NC机床对数控进给伺服系统的要求
1．高精度（输出量能复现输入量的精确程度）
2．稳定性好（抗干扰能力）
服
严。
系
统
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第一节 概述
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三、伺服系统的分类
按控制原理和有无检测反馈装置：开环和 闭环伺服系统；
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按其用途和功能：进给驱动系统和主轴驱 动系统；
进 给 伺
按其驱动执行元件的动作原理：电液伺服 驱动系统、电气伺服驱动系统（直流伺服 驱动系统、交流伺服驱动系统及直线电机
服
伺服系统）
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内容提要
第
六
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
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第六章 进给伺服系统
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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
六
布“命令”的“指挥所”，那么进给伺服系统
章
则是数控系统的“四肢”，是一种“执行机
第
六 3．响应速度快（系统跟踪精度）
章
4．电机调速范围宽（最高转速和最低转速比）
进 给
5．低速大转矩
伺 服
6．可靠性高(对环境的适应性)
系
统
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第一节 概述
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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
第
范围内)
六 章
调速范围： R NF maF xmin