文档介绍：第5章数控机床伺服驱动系统
数控机床伺服驱动系统
概述
数控机床主轴驱动系统
数控机床进给驱动系统
概述
伺服系统的组成
数控机床对伺服系统的基本要求
伺服系统的分类
一、伺服系统的组成
数控伺服系统由伺服电机(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、位置调解单元和相应的检测装置(如光电脉冲编码器G)等组成。。它是一个三环结构系统,其中,外环是位置环,中环是速度环,内环为电流环。
伺服系统的组成
位置环由位置调节控制模块、位置检测和反馈控制部分组成;
速度环由速度比较调节器、速度反馈和速度检测装置(如测速发电机、光电脉冲编码器等)组成;
电流环由电流调节器、电流反馈和电流检测环节组成。电力电子驱动装置由驱动信号产生电路和功率放大器等组成。
二、数控机床对伺服系统的基本要求
1)精度高
伺服系统的精度是指输出量能复现输入量的精确程度。作为数控加工,对定位精度和轮廓加工精度要求都比较高,~,。轮廓加工精度与速度控制、联动坐标的协调一致控制有关。在速度控制中,要求较高的调速精度,具有比较强的抗负载扰动能力,对静态、动态精度要求都比较高。
数控机床对伺服系统的基本要求
2)稳定性好
稳定性是指系统在给定输入或外界干扰作用下,能在短暂的调节过程后,达到新的或者恢复到原来的平衡状态,对伺服系统要求有较强的抗干扰能力。稳定性是保证数控机床正常工作的条件,直接影响数控加工的精度和表面粗糙度。
数控机床对伺服系统的基本要求
3)快速响应
快速响应是伺服系统动态品质的重要指标,它反映了系统的跟踪精度。为了保证轮廓切削形状精度和低的加工表面粗糙度,要求伺服系统跟踪指令信号的响应要快。一方面要求过渡过程(电机从静止到额定转速)的时间要短,一般在200ms以内,甚至小于几十毫秒;另一方面要求超调要小。这二方面的要求往往是矛盾的,实际应用中要采取一定措施,按工艺加工要求做出一定的选择。
数控机床对伺服系统的基本要求
4)调速范围宽
调速范围是指生产机械要求电机能提供的最高转速和最低转速之比。通常表示为:
在数控机床中,由于加工用刀具,被加工材质及零件加工要求的不同,进给伺服系统需要具有足够宽的调速范围。目前较先进的水平是,在分辨率为1的情况下,进给速度范围为0~240m/min,且无级连续可调。但对于一般的数控机床而言,要求进给伺服系统在0~24m/min进给速度范围内都能工作就足够了。
数控机床对伺服系统的基本要求
5)低速大转矩
机床加工的特点是,在低速时进行重切削。因此,要求伺服系统在低速时要有大的转矩输出。进给坐标的伺服控制属于恒转矩控制,在整个速度范围内都要保持这个转矩;主轴坐标的伺服控制在低速时为恒转矩控制,能提供较大转矩;在高速时为恒功率控制,具有足够大的输出功率。