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数控系统的伺服系统和电动机应用介绍(上)

数控系统的伺服系统和电动机应用介绍(上)

  • 分类:机电百科
  • 作者:东历机电
  • 来源:
  • 发布时间:2014-09-09 00:00
  • 访问量:

数控系统的伺服系统和电动机应用介绍(上)

【概要描述】伺服系统是数控机床的重要组成部分,它的静态性和动态性直接影响机床的定位精度、加工精度和位移速度。它是CNC装置和机床的联系环节

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伺服系统是数控机床的重要组成部分,它的静态性和动态性直接影响机床的定位精度、加工精度和位移速度。它是CNC装置和机床的联系环节。CNC装置发出的控制信息,通过伺服驱动系统,转换成坐标轴的运动,完成程序所规定的操作。伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。伺服驱动系统的作用可归纳如下:伺服系统具有放大控制信号的能力;根据CNC装置发出的控制信息对机床移动部件的位置和速度进行控制。

1.典型伺服系统的组成和分类

数控伺服系统由伺服电机M)、驱动信号控制转换电路、电子电力驱动 放大模块、电流调解单元、速度调解单元、位罝调解单元和相应的检测装置(如光电脉冲编码器G)等组成。一般闭环伺服系统的结构如图3-12所示。

闭环伺服系统的结构图

位罝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。电力电子驱动装罝由驱动信号产生电路和功率放大器等组成。位罝控制主要用于进给运动坐标轴,对进给轴的控制是要求最高的位置控制,不仅对单个轴的运动速度和位置精度的控制有严格要求,而且在多轴联动时,还要求各进给运动轴有很好的动态配合,才能保证加工精度和表面质量。

伺服系统有多种分类方法,按驱动方式可分为液压伺服系统、气压伺服系统和电气伺服系统;按执行元件的类别可分为直流电动机伺服系统、交流电动机伺服驱动系统和步进电动机伺服系统;按有无检测元件和反馈环节可分为开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统;按输出被控制星的性质可分为位罝伺服系统、速度伺服系统。

伺服系统的性能主要取决于执行元件和功率放大器。功率步进电动机由于受到驱动电源限制,功率一般小于15W,而且低速时精度差,难于满足精度机床的要求,主要用于经济塯数控机床中。而晶闸管放大器和大惯量直流伺服电动机组成的伺服系统,其伺服电动机是具有过载能力和调速比1 : 10000的大惯性直流电动机,与伺服电动机匹配的功率放大器控制简单,具有很大的放大倍数。但频带不宽,三相全波可达30Hz,可满足绝大多数数控机床的要求,是目前应用最广泛的一种伺服系统。脉冲调制(PWM)开关型功率放大器和中惯话直流伺服电动机组成的伺服系统,PWM开关型功率放大器一般以2000~5000Hz可变宽度伺服功率脉冲向伺服电动机供电,频率宽度最高可达1000Hz,所以反应极其灵敏。其有效输出、调解误差和位置回路增益也比晶体管放大器好,从而可使机床提髙定位精度和工件表面质量。但由于受大功率晶体管电流、电压值的限制,开关型放大器的功率不能很大,最大功率为3kw

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