进给伺服驱动系统
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扭矩等，伺服驱动装置可独立完成位置控制。
项目二 进给伺服驱动系统
单元三 闭环伺服系统的连接（ 录像）
Fanuc 0i MB
项目二 进给伺服驱动系统
（Fanuc 0i MB ）
其中：f为输入到步进电动机的脉冲频率。 3. 工作台运动方向控制
输入脉冲信号的循环顺序方向 定子绕组中电流 的通断循环顺序 电动机的转动方向 工作台进给方 向。
项目二 进给伺服驱动系统
三、步进电动机
1. 结构 ? 步进电机由转子和定子两部分组成，下图中三相 定子A、B、C，三相每相两极： AA',BB',CC'，每极 上五个齿。
进电动机转子角位移 机床工作台位移量，由此得出： 脉冲当量：δ=θh/(360i)
其中：θ 为步进电动机步距角；h 为滚珠丝杠螺距； i 为减速齿轮的减速比。
h
M
项目二 进给伺服驱动系统
2. 工作台进给速度控制 进给脉冲频率f 定子绕组通/断电状态的变化频
率f 步进电动机转速ω 工作台的进给速度F。 步进驱动系统的进给速度： F=60δf (mm／min)
项目二 进给伺服驱动系统
单元一 步进驱动系统 单元二 交流伺服驱动系统 单元三 闭环伺服系统的连接
项目二 进给伺服驱动系统
一、数控机床对进给伺服系统的要求
? 精度高 ? 响应快、无超调 ? 调速范围宽
二、进给伺服系统的分类
? 步进驱动系统 ? 直流伺服驱动系统 ? 交流伺服驱动系统
项目二 进给伺服驱动系统
项目二 进给伺服驱动系统
? 最高工作频率 ? 与负载有关，在同样负载下，最高工作频率远大于启动 频率。 ? 矩频特性
Md
f
项目二 进给伺服驱动系统
ห้องสมุดไป่ตู้四、步进驱动系统的连接
输
微
出
机
端
口
光电隔离电路 光电隔离电路 光电隔离电路
输 进给方向 出 端 进给脉冲 口
光电隔离电路 光电隔离电路
环 形 分 配 器
插补结果
新指令位置 +
-
Kc
CNC
接口电路
数模转换
计数器
接受电路
项目二 进给伺服驱动系统
三、交流伺服电动机
1、结构(永磁同步电机) 主要由：定子1、转子5和检测元件8等几部分组成。
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项目二 进给伺服驱动系统
2、工作原理
项目二 进给伺服驱动系统
3、主要特性参数 ? 额定功率 ? 额定转矩 ? 额定转速 ? 瞬时最大转矩 ? 最高转速 ? 电动机转子惯量
项目二 进给伺服驱动系统
四、检测元件
1、光栅尺 通常由标尺光栅1、指示光栅4、光源2、光电二极管3等
元件组成。
项目二 进给伺服驱动系统
2、光电编码器 通常由光电码盘4、光源5、透镜6、光栅板7、光敏元件8
等元件组成。
信号处理电路
项目二 进给伺服驱动系统
五、进给伺服系统的连接
1、模拟式伺服系统连接 SINUMERIC 810数控系统、SIMODRIVE 611A进给驱动模
和快移要求。
项目二 进给伺服驱动系统
单元二 交流伺服驱动系统
一、交流伺服驱动系统的组成
一般闭环伺服系统的结构是一个三环结构系统，外环 是位置环，中环是速度环，内环为电流环。
CNC 位置调节
速度调节
电流调节 转换驱动
M
工作台
电流反馈
G
速度反馈
位置反馈
项目二 进给伺服驱动系统
二、闭环位置控制的实现
插补程序输出ΔX，新的指令位置X+ΔX与计数器中的 实际位置XF进行比较，其差值经增益放大，并由D/A转换为 模拟电压，使工作台向误差减小的方向移动。
项目二 进给伺服驱动系统
? 定子上线圈的绕法
A相
? 转子 （40齿）
C相
B相
项目二 进给伺服驱动系统
2. 工作原理
A相
B相
C相
? 通断电方式 ? 三相单三拍： A→B→C→A ? 三相双三拍： AB→BC→CA→AB ? 三相六拍： A→AB→B→BC→C→CA→A
项目二 进给伺服驱动系统
3. 主要特性 ? 步距角（θ）及步距误差 ? 步距角越小,控制越精确。 ? 步距误差直接影响执行部件的定位精度. ? 最高启动频率 ? 最高启动频率与步进电机的惯性负载有关.
A相放大电路 B相放大电路 C相放大电路
A
B 步进 电机
C
A
A相放大电路
B
B相放大电路
C
C相放大电路
步进 电机
项目二 进给伺服驱动系统
五、步进电动机的选择
步进电机选择原则： ? 步矩角?与机械系统相匹配，以得到系统所需的?
? 保证电机输出转矩，大于负载所需转矩 ? 能与机械系统的负载惯量相匹配 ? 电机运行速度和最高工作频率能满足工作台切削加工
单元一 步进驱动系统
一、步进驱动系统的组成
步进驱动系统没有位置反馈回路与速度反馈回路，一
般用于对速度和精度要求不高的中、小型经济型数控机床
上。
指令 脉冲 数控装置
环形分配器
步进电动机 功率放大器
步进电 动机
电源
工作台 齿轮箱
项目二 进给伺服驱动系统
二、步进驱动系统的控制
1. 工作台位移量的控制 进给脉冲的数量 定子绕组通电状态变化次数 步
块、1FT5伺服电机之间的连接。
项目二 进给伺服驱动系统
2、伺服系统的参数 ? 速度环 ? 增益 ? 零点漂移 ? 测速反馈深度 ? 滞后时间常数 ? 位置环 ? 增益 ? 精停和粗停允差 ? 反向间隙补偿 ? 丝杠螺距误差补偿
项目二 进给伺服驱动系统
3、全数字式伺服系统 CNC系统与伺服驱动之间传递的信息包括：位置、速度、
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单元三 闭环伺服系统的连接（ 录像）
Fanuc 0i MB
项目二 进给伺服驱动系统
（Fanuc 0i MB ）
其中：f为输入到步进电动机的脉冲频率。 3. 工作台运动方向控制
输入脉冲信号的循环顺序方向 定子绕组中电流 的通断循环顺序 电动机的转动方向 工作台进给方 向。
项目二 进给伺服驱动系统
三、步进电动机
1. 结构 ? 步进电机由转子和定子两部分组成，下图中三相 定子A、B、C，三相每相两极： AA',BB',CC'，每极 上五个齿。
进电动机转子角位移 机床工作台位移量，由此得出： 脉冲当量：δ=θh/(360i)
其中：θ 为步进电动机步距角；h 为滚珠丝杠螺距； i 为减速齿轮的减速比。
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M
项目二 进给伺服驱动系统
2. 工作台进给速度控制 进给脉冲频率f 定子绕组通/断电状态的变化频
率f 步进电动机转速ω 工作台的进给速度F。 步进驱动系统的进给速度： F=60δf (mm／min)
项目二 进给伺服驱动系统
单元一 步进驱动系统 单元二 交流伺服驱动系统 单元三 闭环伺服系统的连接
项目二 进给伺服驱动系统
一、数控机床对进给伺服系统的要求
? 精度高 ? 响应快、无超调 ? 调速范围宽
二、进给伺服系统的分类
? 步进驱动系统 ? 直流伺服驱动系统 ? 交流伺服驱动系统
项目二 进给伺服驱动系统
项目二 进给伺服驱动系统
? 最高工作频率 ? 与负载有关，在同样负载下，最高工作频率远大于启动 频率。 ? 矩频特性
Md
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项目二 进给伺服驱动系统
ห้องสมุดไป่ตู้四、步进驱动系统的连接
输
微
出
机
端
口
光电隔离电路 光电隔离电路 光电隔离电路
输 进给方向 出 端 进给脉冲 口
光电隔离电路 光电隔离电路
环 形 分 配 器
插补结果
新指令位置 +
-
Kc
CNC
接口电路
数模转换
计数器
接受电路
项目二 进给伺服驱动系统
三、交流伺服电动机
1、结构(永磁同步电机) 主要由：定子1、转子5和检测元件8等几部分组成。
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项目二 进给伺服驱动系统
2、工作原理
项目二 进给伺服驱动系统
3、主要特性参数 ? 额定功率 ? 额定转矩 ? 额定转速 ? 瞬时最大转矩 ? 最高转速 ? 电动机转子惯量
项目二 进给伺服驱动系统
四、检测元件
1、光栅尺 通常由标尺光栅1、指示光栅4、光源2、光电二极管3等
元件组成。
项目二 进给伺服驱动系统
2、光电编码器 通常由光电码盘4、光源5、透镜6、光栅板7、光敏元件8
等元件组成。
信号处理电路
项目二 进给伺服驱动系统
五、进给伺服系统的连接
1、模拟式伺服系统连接 SINUMERIC 810数控系统、SIMODRIVE 611A进给驱动模
和快移要求。
项目二 进给伺服驱动系统
单元二 交流伺服驱动系统
一、交流伺服驱动系统的组成
一般闭环伺服系统的结构是一个三环结构系统，外环 是位置环，中环是速度环，内环为电流环。
CNC 位置调节
速度调节
电流调节 转换驱动
M
工作台
电流反馈
G
速度反馈
位置反馈
项目二 进给伺服驱动系统
二、闭环位置控制的实现
插补程序输出ΔX，新的指令位置X+ΔX与计数器中的 实际位置XF进行比较，其差值经增益放大，并由D/A转换为 模拟电压，使工作台向误差减小的方向移动。
项目二 进给伺服驱动系统
? 定子上线圈的绕法
A相
? 转子 （40齿）
C相
B相
项目二 进给伺服驱动系统
2. 工作原理
A相
B相
C相
? 通断电方式 ? 三相单三拍： A→B→C→A ? 三相双三拍： AB→BC→CA→AB ? 三相六拍： A→AB→B→BC→C→CA→A
项目二 进给伺服驱动系统
3. 主要特性 ? 步距角（θ）及步距误差 ? 步距角越小,控制越精确。 ? 步距误差直接影响执行部件的定位精度. ? 最高启动频率 ? 最高启动频率与步进电机的惯性负载有关.
A相放大电路 B相放大电路 C相放大电路
A
B 步进 电机
C
A
A相放大电路
B
B相放大电路
C
C相放大电路
步进 电机
项目二 进给伺服驱动系统
五、步进电动机的选择
步进电机选择原则： ? 步矩角?与机械系统相匹配，以得到系统所需的?
? 保证电机输出转矩，大于负载所需转矩 ? 能与机械系统的负载惯量相匹配 ? 电机运行速度和最高工作频率能满足工作台切削加工
单元一 步进驱动系统
一、步进驱动系统的组成
步进驱动系统没有位置反馈回路与速度反馈回路，一
般用于对速度和精度要求不高的中、小型经济型数控机床
上。
指令 脉冲 数控装置
环形分配器
步进电动机 功率放大器
步进电 动机
电源
工作台 齿轮箱
项目二 进给伺服驱动系统
二、步进驱动系统的控制
1. 工作台位移量的控制 进给脉冲的数量 定子绕组通电状态变化次数 步
块、1FT5伺服电机之间的连接。
项目二 进给伺服驱动系统
2、伺服系统的参数 ? 速度环 ? 增益 ? 零点漂移 ? 测速反馈深度 ? 滞后时间常数 ? 位置环 ? 增益 ? 精停和粗停允差 ? 反向间隙补偿 ? 丝杠螺距误差补偿
项目二 进给伺服驱动系统
3、全数字式伺服系统 CNC系统与伺服驱动之间传递的信息包括：位置、速度、