各种类型数控机床
用数控机床加工一个零件的过程见图
加工程 序
数
伺
控
服
装
系
置
统
零件图
数控系统
机床
用数控机床加工工件时，首先由编程人员按照零件的几何形状 和加工工艺要求将加工过程编成加工程序。数控系统读入加工程序 后，将其翻译成机器能够理解的控制指令，再由伺服系统将其变换 和放大后驱动机床上的主轴电机和进给伺服电机转动，并带动机床 的工作台移动，实现加工过程。数控系统实质上是完成了手工加工 中操作者的部分工作。
对伺服系统的基本要求
1. 位移精度高
伺服系统的精度是指输出量能复现输入量的精确程度。伺服系统的位移精度是指 指令脉冲要求机床工作台进给的位移量和该指令脉冲经伺服系统转化为工作台实际位 移量之间的符合程度。两者误差愈小，位移精度愈高。
2. 稳定性好
稳定性是指系统在给定外界干扰作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者 恢复到原来平衡状态的能力。要求伺服系统具有较强的抗干扰能力，保证进给速度均 匀、平稳。稳定性直接影响数控加工精度和表面粗糙度。 3. 快速响应
快速响应是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统跟踪精度。机床进给伺 服系统实际上就是一种高精度的位置随动系统，为保证轮廓切削形状精度和低的表面 粗糙度，要求伺服系统跟踪指令信号的响应要快，跟随误差小。 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。在数控机床 中，由于所用刀具、加工材料及零件加工要求的不同，为保证在各种情况下都能得到
最佳切削条件，就要求伺服系统具有足够宽的调速范围。
伺服电机的优点
1、精度：实现了位置，速度和力矩的闭环控制；克服了步进电机失步 的问题；
2、转速：高速性能好，一般额定转速能达到2000～3000转； 3、适应性：抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间 负载波动和要求快速起动的场合特别适用； 4、稳定：低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电机的步进 运行现象。适用于有高速响应要求的场合； 5、及时性：电机加减速的动态相应时间短，一般在几十毫秒之内； 6、舒适性：发热和噪音明显降低。 简单点说就是：平常看到的那种普通的电机，断电后它还会因为自身的 惯性再转一会儿，然后停下。而伺服电机和步进电机是说停就停，说走就走， 反应极快。但步进电机存在失步现象。
伺服系统
伺服系统（servomechanism）是使物体的位置、方位、 状 态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变 化的自动控制系统。这种系统被广泛应用在高精度数控机 床、机器人、特种加工装备和精细进给系统中
伺服系统的原理
原理：伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解 伺服 电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而 实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所 以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲， 这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环， 如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时 又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的 转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。
日常生活中的电机应用举例
——周力扬、刘瑶、闫涵
总目
• 一、生活中的电机 • 二、伺服电动机的应用举例 • 三、步进电动机的应用举例 • 四、三相异步电动机的应用举例 • 五、个人感悟
伺服电机
• 伺服电机（servo motor助马达间接变速装置。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。
应用：
步进电动机用于开环数字控制，可大大简化控制系统。步进 电动机配以位置检测元件时也可用于闭环数字控制，常用于 打印机、带读出器、计数器、绘图机、数控机床、阀门执行 机构、定位平台和数模转换器等。步进电动机种类繁多，按 运动形式分为旋转式步进电动机和直线式步进电动机。
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步进电动机
工作原理极其特点：
步进电动机是将电脉冲激励信号转换成相应的角位移或 线位移的离散值控制电动机。这种电动机每当输入一个 电脉冲就动一步，所以又称脉冲电动机。步进电动机的 转子由软磁材料或永磁材料制成多极的形式，定子上装 有多相不同连接的控制绕组。它的激励信号有直流脉冲、 方波、多相方波和逻辑序列多种。步进电动机的步距和 速度不受电压波动、环境温度和负载变化的影响，而仅 与脉冲频率有关。改变脉冲频率就能在很大范围内准确 调节电动机的速度。
总结
• 伺服电机的应用领域太多了。基本上只要是要有动力源的 ，而且对精度有要求的一般都可能涉及到伺服电机。如机 床、印刷设备、包装设备、纺织设备、激光加工设备、机 器人、自动化生产线等对工艺精度、加工效率和工作可靠 性等要求相对较高的设备。而我也相信，随着未来科技的 进步，更先进的伺服电机也会在其应用领域中爆发更璀璨 的光彩！
数控机床的伺服系统
数控机床的伺服系统按其功能可分为：进给伺服系统和主轴伺服系统。 主轴伺服系统用于控制机床主轴的转动。 进给伺服系统是以机床移动部件（如工作台）的位置和速度作为控制 量的自动控制系统，通常由伺服驱动装置、伺服电机、机械传动机构及执 行部件组成。 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。