4.数控机床进给伺服系统的主要分类.

数控机床填空题及判断

基本概念1.NC机床的含义是数控机床，CNC机床的含义是计算机数字控制机床，FMS的含义是柔性制造系统, CIMS的含义是计算机集成制造系统。

2.数控机床按控制运动轨迹可分为点位控制、点位直线控制和轮廓控制等几种。

按控制方式又可分为开环控制、闭环控制和半闭环控制等。

3.数控机床的进给伺服系统可以分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统。

4机电一体化系统的设计过程，主要包括系统总体设计、机械结构设计、控制系统设计、软件设计等几个方面。

编程1.数控机床坐标系三坐标轴X、Y、Z及其正方向用右手定则判定，X、Y、Z各轴的回转运动及其正方向+A、+B、+C分别用右手螺旋判断。

2.在数控机床坐标系中，绕平行于X、Y和Z轴的回转运动的轴，分别称为 A 轴、B轴和 C轴。

3.以下常用G代码含义分别是：（1）G01 直线插补指令，G02 顺时针圆弧插补（2）G17 XY平面选择（3）G42 刀具右补偿（2）G41 刀具左补偿6.数控铣床中以下常用G代码含义分别是：（1）G00 点定位（2）G18 ZX平面选择（3）G41 刀具左补偿数控车床中以下常用G代码含义分别是：（4）G98 指定每分钟移动量（5）G50 主轴最高转速设置4.数控机床的坐标联动数是指数控装置控制的坐标轴同时到达空间某一点的坐标数若G01X50Y126Z200A60F90S500是一合法程序段，说明此机床数控系统能控制的联动坐标数为4轴以上。

5.在数控编程时，使用刀具半径补偿指令后，就可以按工件的轮廓尺寸进行编程，而不需按照刀具的中心线运动轨迹来编程。

7.轮廓控制中，为了保证一定的精度和编程方便，通常需要有刀具半径和长度补偿功能。

8.APT（自动编程系统）中，刀具运动轨迹由1）零件面 2）驱动面 3）检查面三个面控制。

1.数控加工的编程方法主要有_手工编程_和__自动编程_两大类。

3.编程时的数值计算，主要是计算零件的__基点和__节点__的坐标，或刀具中心轨迹的__对刀点_和__换位点__的坐标。

第六章进给伺服系统

二、步进电机的主要性能指标 1. 步距角和步距误差每输入一个脉冲电信号，步进电机转子转过的角度成为步距角。步距角和步进电机的相数、通电方式及电机转子齿数的 360 关系如下：＝ KmZ (6-1) 式中 —步进电机的步距角； m—电机相数； Z—转子齿数； K—系数，相邻两次通电相数相同，K＝1；相邻两次通电相数不同，K＝2。同一相数的步进电机可有两种步距角，通常为 1.2/0.6 、 1.5/0.75 、 1.8/0.9 、 3/1.5 度等。步距误差是指步进电机运行时，转子每一步实际转过的角度与理论步距角之差值。步距误差直接影响执行部件的定位精度及步进电机的动态特性。大小由制造精度、齿槽的分布及定子和转子间气隙不均匀等因素造成。
步进电机是将电脉冲信号变换成角位移或线位移的一种机电式数模转换器。在结构上分为定子和转子两部分，现以图6-5所示的反应式三相步进电机为例加以说明。定子上有六个磁极，每个磁极上绕有励磁绕组，每相对的两个磁极组成一相，分成A、B、C三相。转子无绕组，它是由带齿的铁心做成的。步进电机是按电磁吸引的原理进行工作的。当定子绕组按顺序轮流通电时，A、B、C三对磁极就依次产生磁场，并每次对转子的某一对齿产生电磁引力，将其吸引过来，而使转子一步步转动。每当转子某一对齿的中心线与定子磁极中心线对齐时，磁阻最小，转矩为零。如果控制线路不停地按一定方向切换定子绕组各相电流，转子便按一定方向不停地转动。步进电机每次转过的角度称为步距角。
进给伺服系统的作用：接受数控装置发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动装置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与一般机床的进给系统有着本质的区别：能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置，以及几个执行部件按一定规律运动所合成的运动轨迹。如果把数控装置比作数控机床的“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。

《数控机床及应用技术》形成性考核作业1

江苏开放大学形成性考核作业学号徐贺姓名2014070500077课程代码110042课程名称数控机床及应用技术评阅教师第 1 次任务共 4 次任务江苏开放大学《数控机床及应用技术》形成性考核作业1一、选择题（将正确选项填入表格对应题号下）1.闭环控制系统的位置检测装置装在（ D ）A．传动丝杠上 B．伺服电动机轴上 C．数控装置上 D．机床移动部件上2.数控钻床一般常采用（ C ）A．直线控制系统B．轮廓控制系统C．点位控制系统D．曲面控制系统3.数控车床一般有2根数控轴，通常是（ B ）轴。

A．X、Y B．X、Z C．Y、Z D．A、B4.下面哪个部分是数控机床的核心部分?（ B ）A. 控制介质B.数控装置C.伺服系统D. 测量装置5．将数控系统分为金属切削类数控机床、金属成型类数控机床、特种加工机床和其它类数控机床，是按照下面哪种分类方法进行分类的?（ A ）A.加工功能B.工艺路线C.有无检测装置D.是否计算机控制6．下列哪种数控系统没有检测装置?（ A ）A.开环数控系统B.全闭环数控系统C.半闭环数控系统D.以上都不正确7.闭环与半闭环控制系统的区别主要在于( D )的位置不同。

A.控制器B.比较器C.反馈元件D.检测元件；8. 数控机床的传动系统比通用机床的传动系统（ B ）。

A.复杂B.简单C.复杂程度相同D.不一定；二、填空题1.数控机床是采用了数字控制技术的机械设备，就是通过数字化的信息对机床的加工过程进行控制，实现要求的机械动作，自动完成加工任务。

2．数控机床与普通机床不同，数控机床加工零件的过程完全自动进行，是用数控代码和规定的程序格式正确地编制出数控程序，输入到数控装置，数控装置按程序要求控制机床，对零件进行加工。

3.数控机床按控制刀具与工件相对运动方式分为点位控制数控机床、点位直线控制数控机床和连续控制数控机床。

4.数控机床按进给伺服系统的类型分为开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。

数控机床进给伺服系统的组成和分类

机床加工，大多是低速时进行切削，即在低速时进给驱动要有大的转矩输出。

二、进给伺服系统的组成如图所示为数控机床进给伺服系统的组成。

从图中可以看出，它是一个双闭环系统，内环是速度环，外环是位置环。

位置环的输入信号是计算机给出的指令信号和位置检测装置反馈的位置信号，这个反馈是一个负反馈，即与指令信号的相位相反。

指令信号是向位置环送去加数，而反馈信号向位置环送去减数。

位置检测装置通常有光电编码器、旋转变压器、光栅尺、感应同步器或磁栅尺等。

它们或者直接对位移进行检测，或者间接对位移进行检测。

开环伺服系统开环伺服系统是最简单的进给伺服系统，无位置反馈环节。

如图所示，这种系统的伺服驱动装置主要是步进电动机、功率步进电动机、电液脉冲电动机等。

由数控系统发出的指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电动机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠螺母副驱动执行部件。

闭环伺服系统闭环伺服系统原理图如图所示。

系统所用的伺服驱动装置主要是直流或交流伺服电动机以及电液伺服阀—液压马达。

与开环进给系统最主要的区别是：安装在执行部件上的位置检测装置，测量执行部件的实际位移量并转换成电脉冲，反馈到输入端并与输人位置指令信号进行比较，求得误差，依此构成闭环位置控制。

由于采用了位置检测反馈装置，所以闭环伺服系统的位移精度主要取决于检测装置的精度。

闭环伺服系统的定位精度一般可达±0.01mm～±0.005 mm。

半闭环伺服系统半闭环伺服系统如图所示。

将检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件位置的系统称为半闭环系统。

闭坏系统可以消除机械传动机构的全部误差，而半闭环系统只能补偿系统环路内部分元件的误差，因此，半闭环系统的精度比闭环系统的精度要低一些，但是它的结构与凋试都比较简单。

全数字伺服系统随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已经开始采用高速度、高精度的全数字伺服系统。

使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。

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

伺服系统的分类及主要特点

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（简称直流电机）伺服系统、交流电动机（简称交流电机）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，就是与伺服系统这3种方式相关。

主要特点
1.精确的检测装置：以组成速度和位置闭环控制。

2.有多种反馈比较原理与方法：根据检测装置实现信息反馈的原理不同，伺服系统反馈比较的方法也不相同。

目前常用的有脉冲比较、相位比较和幅值比较3种。

3.高性能的伺服电动机（简称伺服电机）：力辉用于高效和复杂型面加工的数控机床，伺服系统将经常处于频繁的启动和制动过程中。

要求电机的输出力矩与转动惯量的比值大，以产生足够大的加速或制动力矩。

要求伺服电机在低速时有足够大的输出力矩且运转平稳，以便在与机械运动部分连接中尽量减少中间环节。

4.宽调速范围的速度调节系统，即速度伺服系统：从系统的控制结构看，数控机床的位置闭环系统可看作是位置调节为外环、速度调节为内环的双闭环自动控制系统，其内部的实际工作过程是把位置控制输入转换成相应的速度给定信号后，再通过调速系统驱动伺服电机，实现实际位移。

数控机床的主运动要求调速性能也比较高，因此要求伺服系统为高性能的宽调速系统。

数控机床伺服系统的分类

数控机床伺服系统的分类数控机床伺服系统按用途和功能分为进给驱动系统和主轴驱动系统；按控制原理和有无检测反馈环节分为开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统；按使用的执行元件分为电液伺服系统和电气伺服系统。

1.按用途和功能分：(1)进给驱动系统：是用于数控机床工作台坐标或刀架坐标的控制系统，控制机床各坐标轴的切削进给运动，并提供切削过程所需的力矩。

主要关心其力矩大小、调速范围大小、调节精度高低、动态响应的快速性。

进给驱动系统一般包括速度控制环和位置控制环。

(2)主轴驱动系统：用于控制机床主轴的旋转运动，为机床主轴提供驱动功率和所需的切削力。

主要关心其是否有足够的功率、宽的恒功率调节范围及速度调节范围；它只是一个速度控制系统。

2.按使用的执行元件分：(1)电液伺服系统其伺服驱动装置是电液脉冲马达和电液伺服马达。

其优点是在低速下可以得到很高的输出力矩，刚性好，时间常数小、反应快和速度平稳；其缺点是液压系统需要供油系统，体积大、噪声、漏油等。

（2）电气伺服系统其伺服驱动装置伺服电机（如步进电机、直流电机和交流电机等）。

其优点是操作维护方便，可靠性高。

其中，1）直流伺服系统其进给运动系统采用大惯量宽调速永磁直流伺服电机和中小惯量直流伺服电机；主运动系统采用他激直流伺服电机。

其优点是调速性能好；其缺点是有电刷，速度不高。

2）交流伺服系统其进给运动系统采用交流感应异步伺服电机（一般用于主轴伺服系统）和永磁同步伺服电机（一般用于进给伺服系统）。

优点是结构简单、不需维护、适合于在恶劣环境下工作；动态响应好、转速高和容量大。

3.按控制原理分（1）开环伺服系统系统中没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置→进给系统），故系统稳定性好。

开环伺服系统的特点：1. 一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。

2. 无位置反馈，精度相对闭环系统来讲不高，机床运动精度主要取决于伺服驱动电机和机械传动机构的性能和精度。

步进电机步距误差，齿轮副、丝杠螺母副的传动误差都会反映在零件上，影响零件的精度。

进给伺服系统概述

上面已经把数控机床位置伺服系统简化为典型的二阶系统。下面将应用控制系统的分析方法来讨论数控机床位置伺服系统的性能指标。（一）动态性能（１）．动态性能分析动态过程是指控制系统在输入作用下从一个稳态向新的稳态转变的过渡过程。位置伺服系统在跟踪加工的连续控制过程中，几乎始终处于动态的过程中。控制系统都是受到给定与扰动两种输入的作用。理想的控制系统应该对给定输入的变化能够准确地跟踪，同时又完全不受扰动输入的影响。即系统应该具有很好的跟随性和很强的抗干扰性。对于位置随动系统，给定值的变化量是主要输入，动态过程将围绕这个变化了的给定值变化。阻尼比ζ是描述系统动态性能的重要参数。欠阻尼 0<ζ<1 时进给伺服系统的传递函数：这种情况下系统对于斜坡输入信号的跟随响应是要经历振荡的，如下图所示：
大倍数。调速单元输出的量是速度量，这一速度量经过积分环节 1/s 后成为角位移量。
2-1、进给伺服系统的数学模型
对控制系统的数学描述，实际上就是首先建立系统中各环节的传递函数，然后求出整个系统的传递函数。有速度内环的闭环系统如图 8-4 所示：
位置检测环节是指位置传感器（光电编码器，旋转变压器等）和后置处理电路。作用是把位置信号转换为电信号。这个环节也可以看做是一个比例环节，比例系数是 K f 。将各环节的传递函数置换 8-4 的框图，就得到了动态结构图，如图 8-5 所示：
1．静态性能分析
控制系统中，最重要的是稳定性问题。如果一台数控机床的伺服控制系统是不稳加工的。因此，任何控制系统首先必须是稳定的。 2、稳态性能指标位置伺服系统的稳态性能指标主要是定位精度，指的是系统过度过程终了时实际状态与期望状态之间的偏差程度。一般数控机床的定位精度应不低于 0.01mm，而高性能数控机床定位精度将达到 0.001mm 以上。影响伺服系统稳态精度的原因主要有两类，一类是位置测量装置

数控机床伺服系统的分类及其应用要求

数控机床伺服系统的分类及其应用要求数控机床伺服系统又称为位置随动系统,简称为伺服系统。

数控机床伺服系统是把数控信息转化为机床进给运动的执行机构，在许多自动化控制领域广泛应用。

数控机床伺服系统的种类繁多、技术原理各具特色，这对其应用带来很大的困扰，本文就数控机床伺服系统的分类及其应用要求做简单介绍。

一、数控机床伺服系统的分类数控机床伺服系统按其用途和功能分为进给驱动系统和主轴驱动系统;按其控制原理和有无位置检测反馈环节分为开环系统和闭环系统;按驱动执行元件的动作原理分为电液伺服驱动系统和电气伺服驱动系统。

电气伺服驱动系统又分为直流伺服驱动系统和交流伺服驱动系统。

1.进给驱动与主轴驱动进给驱动是用于数控机床工作台或刀架坐标的控制系统，控制机床各坐标轴的切削进给运动，并提供切削过程所需的转矩。

主轴驱动控制机床主轴的旋转运动，为机床主轴提供驱动功率和所需的切削力。

一般地，对于进给驱动系统，主要关心它的转矩大小、调节范围的大小和调节精度的高低，以及动态响应速度的快慢。

对于主轴驱动系统，主要关心其是否具有足够的功率、宽的恒功率调节范围及速度调节范围。

2.开环控制和闭环控制数控机床伺服驱动系统按有无位置反馈分两种基本的控制结构，即开环控制和闭环控制，如图5--1所示。

由此形成位置开环控制系统和位置闭环控制系统。

闭环控制系统又可根据位置检测装置在机床上安装的位置不同，进一步分为半闭环伺服驱动控制系统和全闭环伺服驱动控制系统。

若位置检测装置安装在机床的工作台上，构成的伺服驱动控制系统为全闭环控制系统;若位置检测装置安装在机床丝杠上，构成的伺服驱动控制系统则为半闭环控制系统。

现代数控机床的伺服驱动多采用闭环控制系统。

开环控制系统常用于经济型数控或老设备的改造。

3.直流伺服驱动与交流伺服驱动70年代和80年代初，数控机床多采用直流伺服驱动。

直流大惯量伺服电机具有良好的宽调速性能，输出转矩大，过载能力强，而且，由于电机惯性与机床传动部件的惯量相当，构成闭环后易于调整。

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。

数控技术练习题(有答案)

数控技术练习题一、填空题1.数控加工中心是具有自动刀具交换装置并能进行多种工序加工的数控机床。

2.NC机床是用数控技术实现加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床,是一种柔性的、高效能的自动化机床。

3、数控机床一般是由数控装置、伺服系统、机床本体和检测反馈装置组成，其中数控装置是数控机床的核心，伺服系统是数控系统的执行部分。

4.数控机床是由程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床本体和其它辅助装置共同组成的。

3. 数控装置是数控机床的核心，主要由输入、处理、和输出三个基本部分构成。

4.驱动装置由主轴驱动单元、进给驱动单元和主轴伺服电动机、进给伺服电动机组成。

5、数控系统的插补精度是以脉冲当量的数值来衡量的。

6.柔性制造系统是制造模块的主体，主要包括：零件的数控加工、生产调度、刀具管理、质量检测和控制、装配、物料储运等。

7.切削用量主要包括以下数据：主轴转速、进给速度、背吃刀量等。

8.程序送入数控机床后，还需要经过试运行和试加工两步检验后，才能进行正式加工。

9.一个完整的程序由程序号、程序的内容和程序结束三部分组成。

10.对于数控机床的进给指令F100表示进给速度为 100mm/min 对于回转轴的进给指令F12表示每分钟进给速度为 12011.对于刀具功能字T指令，T0102中的 01 表示刀号、02表示刀补号。

12.在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点称之为起刀点、对刀点或程序起点。

13. 数控机床加工过程中需要换刀时，刀架转位换刀时的位置称之为：换刀点。

14. 在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。

15. 在圆弧插补指令中， G02 为顺时针圆弧插补指令， G03 为逆时针圆弧插补指令。

16.主轴控制指令中 M03 指令为控制主轴顺时针方向转动的指令、 M04 指令为控制主轴逆时针方向转动的指令、M05 指令为控制主轴停止转动的指令。

17.自动编程根据编程信息的输入与计算机对信息的处理方式不同，分为以数控语言为基础的自动编程方法和以计算机绘图为基础的自动编程方法。

数控机床与编程复习与练习

数控机床与编程复习与练习一、填充题1.数控机床采用技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床2.世界上第一台数控机床是由制造的。

3．数控机床与普通机床不同，数控机床加工零件的过程完全自动进行，是用数控代码和规定的程序格式正确地编制出，输入到数控装置，数控装置按程序要求控制机床，对零件进行加工。

4.数控机床按进给伺服系统的类型分为、和。

5.点位直线数控机床要求控制点与点之间的外，还需保证刀具的移动轨迹是一条，且要进行移动速度控制。

6.轮廓控制机床能对两个或两个以上的坐标轴运动的瞬间和进行连续控制。

7.数控编程方法可分为和两种。

8.一个完整的零件程序由若干个组成，每个程序段由若干个组成。

9.机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用决定，刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向。

10.刀具位置补偿分补偿和补偿。

11.切削用量包括、和背吃刀量。

选择切削用量遵循的一般原则是：粗加工时以提高生产率、降低成本为主；半精加工或精加工时应保证零件的加工精度和表面粗糙度，并兼顾切削效率。

12. 对刀的目的就是。

刀位点是刀具上的一个，刀位点相对运动的轨迹就是加工路线，亦称编程轨迹。

13.为了准确地判断数控机床的运动方向，一律假定是静止的，在坐标系内相对于工件运动。

14.目前，数控编程所采用的格式为程序段格式。

15.程序是按程序段的次序执行的，而不是按程序段号中的次序执行的。

16.用于控制开关量的功能指令是功能。

17.直线进给率的单位为；旋转进给率的单位为。

18.只有当机床操作面板上的“选择停止键”被按下，才能生效的暂停指令是。

19.在铣削固定循环中结束后，要使刀具返回R点平面，必须编程时使用指令。

20.在进行盘类零件的端面粗加工时，应选择的粗车固定循环指令是。

二、选择题1.闭环控制系统的位置检测装置装在（）A．传动丝杠上Ｂ．伺服电动机轴上Ｃ．数控装置上Ｄ．机床移动部件上2.数控机床中把零件加工程序转换成脉冲信号的组成部分是（） 00000000Ａ．控制介质Ｂ．数控系统Ｃ．机床本体Ｄ．伺服电机3.数控车床一般有2根数控轴，通常是（）轴。

数控机床的进给传动系统

一、滚珠丝杠螺母副原理与结构 1．滚珠丝杠螺母副原理滚珠丝杠螺母副（简称滚珠丝杠副）是回转运动与直线运动相
互转换的新型传动装置。它的结构特点是在具有螺旋槽的丝杠螺母间装有滚珠作为中间传动元件，以减少摩擦。
2．滚珠丝杠螺母副分类
滚珠丝杠螺母副按滚珠的循环方式有外循环和内循环两种。图3-13（a）所示，滚珠循环过程中与丝杠始终接触称为内循
间的夹角，理想接触角β等于450。此外还有丝杠螺纹大径d、丝杠螺纹小径d1、螺纹全长l、滚珠直径db、螺母螺纹大径D、
螺母螺纹小径D1、滚道圆弧偏心距e以及滚道圆弧半径R等参数。
二、滚珠丝杠副的特点
1．滚珠丝杠副的优点（1）传动效率高（2）运动平稳（3）高精度（4）高耐用性（5）同步性好（6）高可靠性（7）无背隙与预紧
1．双螺母消隙
（1）垫片调隙式单螺母消隙
四、滚珠丝杠的支撑结构
图3-19 滚珠丝杠的支承结构
（1）一端装止推轴承（固定-自由式）。这种安装方式如图319a）所示。其承载能力小，轴向刚度低，易产生弯曲变形，仅适用于的长度较短丝杠。
2）一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承（固定-支承式）这种安装方式如图3-19b）所示。当滚珠丝杠较长时，一端装止推轴承固定，另一端由深沟球轴承支承。为了减小丝杠热变形的影响，止推轴承的安装位置应尽量远离热源或安装到冷却条件较好的地方。
图3-20所示为数控卧式铣镗床主轴箱进给丝杠的制动装置示意图。
六、滚珠丝杠的防护
滚珠丝杠副和其他滚动摩擦的传动器件一样，应避免硬质灰尘或切屑污物进入，因此必须装有防护装置。如果滚珠丝杠副在机床上外露，则应采用封闭的防护罩，如采用螺旋弹簧钢带套管、伸缩套管以及折叠式套管等。

数控机床的结构与设计-复习思考题-09

数控机床的结构与设计_复习思考题复习思考题1．加工中心的定义是什么?它应具有哪些功能?2．加工中心的工作原理是什么?3．加工中心的基本组成有哪几部分?4．加工中心的分类方法有哪几种。

5．JCS一018型立式加工中心的功能及结构组成是什么?6．根据图1－6说明JCS一018型立式加工中心的传动系统。

7．根据图1—8说明JCS一018型主轴部件的结构组成、功能及特点。

8．说明JCS一018型自动换刀装置的结构组成、功能及特点。

9．说明JCS一018型自动换刀的过程及PC控制器的控制过程。

10．简述JCS一018型立柱、床身、滑座及工作台的结构特点。

11．简述JCS一018型伺服进给系统的组成及传动路线。

12．说明发纳克7CM的基本组成。

13．主传动方式有哪几种?各有何特点?14．试说明加工中心的主轴结构。

15·加工中心主轴轴承有哪几种?各有何特点?各适用于什么场合?16．加工中心主轴轴承配置形式有几种?各适用什么场合?17．试述加工中心主轴轴承的配合量及其影响。

18．何谓对滚动轴承的预紧?何谓径向预紧及轴向预紧?19．主轴轴承的润滑方式有哪几种?各有何特点?20．试述加工中心刀具自动夹紧装置的组成及夹紧与松开的动作。

21．试述主轴定向的原理及定向的方式。

22．主轴电动机有何特点?23．试述伺服电机与进给丝杠的联接方法。

24．消除齿隙的方法有哪几种?各有何特点?25．滚珠丝杠螺母副的工作原理及特点是什么?何为内循环和外循环方式? 26．试述滚珠丝杠螺母副消除间隙及预加载荷的方法。

27．试述静压蜗杆蜗母条传动副工作原理。

28．何谓磁力丝杠螺母副?它有什么优点?29．简述丝杠专用角接触球轴承的特点及配置。

30．何谓分度工作台和数控转台?试举例说明。

31．何谓塑料滑动导轨?何谓滚动导轨?各有何特点?32．自动换刀装置有哪几种形式?各有何特点?33．刀库有哪几种形式?各适用于什么场合?34．刀具交换装置有哪几种?35．刀具的选择方式有几种?各适用何种场合?36．简述机械手类型、特点及适应范围。

伺服系统的分类和特点

伺服系统的分类和特点一、引言伺服系统，作为现代工业自动化的重要组成部分，其性能和特点在很大程度上决定了整个系统的性能和稳定性。

伺服系统能够根据输入的指令信号，自动、快速、准确地控制执行机构的位移、速度和加速度，实现对目标值的精确跟踪。

本文将对伺服系统的分类和特点进行详细的阐述，以便更好地理解和应用伺服系统。

二、伺服系统的分类伺服系统可以根据工作原理和应用领域进行分类。

1.根据工作原理分类根据工作原理，伺服系统可以分为电气伺服系统和液压伺服系统两大类。

其中，电气伺服系统又可以分为直流伺服系统和交流伺服系统。

（1）直流伺服系统：直流伺服电机由定子、转子、电刷和换向器等部分组成。

其工作原理是当电流通过励磁绕组和电枢绕组时，产生磁场，驱动转子旋转。

直流伺服电机具有调速范围广、低速性能好、响应速度快等优点，但同时也存在维护成本高、易磨损等缺点。

（2）交流伺服系统：交流伺服电机由定子、转子和编码器等部分组成。

其工作原理是通过控制电机的输入电压或电流，改变电机的旋转速度和方向。

交流伺服电机具有效率高、可靠性高、维护成本低等优点，但同时也存在调速范围较窄、低速性能较差等缺点。

2.根据应用领域分类根据应用领域，伺服系统可以分为工业伺服系统和航空伺服系统两大类。

（1）工业伺服系统：工业伺服系统主要用于工业自动化生产线、数控机床、包装机械等领域。

其特点是要求精度高、稳定性好、可靠性高、响应速度快等。

常见的工业伺服系统有电机驱动控制系统、气压传动控制系统和液压传动控制系统等。

（2）航空伺服系统：航空伺服系统主要用于航空器自动驾驶系统、雷达天线控制系统等领域。

其特点是要求精度高、可靠性极高、响应速度快、抗干扰能力强等。

常见的航空伺服系统有舵机控制系统、燃油控制系统等。

三、伺服系统的特点1.精度高：伺服系统的输出量能够精确地跟踪输入指令信号，从而实现高精度的位置控制和速度控制。

2.快速响应：伺服系统具有快速的动态响应特性，能够迅速跟踪输入信号的变化，保证系统的稳定性和动态性能。

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,速度调解单元相信的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。

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