第七部分数控机床进给伺服系统的控制原理

第七部分数控机床进给伺服系统的控制原理

1。数控机床进给运动伺服系统的分类和特点。

数控机床进给运动伺服系统可以分为开环系统和闭环(半闭环)系统。在开环系统中不进行位置和速度的检测，构成这样的系统成本较低，但它的缺点是一旦产生误差，就会逐渐积累。开环系统采用步进电动机或电液脉冲马达作为动力源。与开环系统相比，闭环(半闭环)系统在系统硬件构成上要用位置检测元器件和比较器。从控制原理上讲，闭环与半闭环系统没有什么差别。

闭环系统沿导轨移动方向安装位移传感器，直接测量工作台的位移；而半闭环系统则把角位移传感器安装在滚珠丝杠端部测量其角位移，不能反映工作台位移部分的误差。

2。数控机床的进给位置指令由CNC装置通过插补运算得到。

3。开环伺服系统

(1)开环伺服系统的结构:

开环系统无位置反馈元器件，其驱动动力源将数字脉冲转换为角位移，不用位置检测元件定位，而是靠驱动元件本身。开环伺服系统转过的角度正比于指令脉冲的个数，运动速度由进给脉冲频率决定。

开环系统的结构简单，易于控制，但精度差，低速不平稳，高速扭矩小。一般用于轻载且负载变化不大的场合，或经济型数控机床上。

(2)系统工作原理:

开环系统驱动控制线路接受来自数控机床控制系统的进给脉冲信号，并将该信号转换为控制步进电动机定子各绕组依次通电、断电的信号，使步进电动机运转。步进电动机的转子与机床丝杠连在一起，转子带动丝杠转动，丝杠转动使工作台产生移动。包括:

a。工作台位移量的控制，即进给脉冲数→

N定子绕组通电状态变化次数

ϕ工作台位移量L。

→

N步进电动机转子的转角→

b。工作台进给速度的控制，即进给脉冲的频率→

f定子绕组通电状态的变

ω工作台进给速度L。

化频率→

f步进电动机转子的转速→

c。工作台运动方向的控制

改变定子绕组的通电顺序就可使步进电动机正转或反转，从而改变工作台进给方向。

(3)提高步进系统精度的措施:

步进系统是一个开环系统，要提高系统的工作精度，应从几个方面考虑，如改善步进电动机的性能，减小步距角；采用精密传动副，减小传动链中的传动间隙等，但这些因素常因结构工艺的关系而受到一定的限制。在这种情况下可从控制线路采取一些措施弥补其不足。三种常见的提高系统精度的方法为: a。细分线路细分线路就是把步进电动机的一步再分得细一些，来减小步距角。

b。反向间隙补偿减小传动链中的间隙可采用间隙补偿线路，其基本工作原理是根据实际测得传动间隙的大小‘，每当出现反向位置时，用补充固定的脉冲数来克服。

c。混合伺服系统对于精度要求高的大型数控机床，采用混合伺服系统，即在工作台上装有反馈元件感应同步器进行检测，校正机械误差。当系统中没有传动误差时，只有开环部分工作。当出现传动误差时，由反馈回路给出一定的附加脉冲，补偿其误差。