No 2．闭环进给位置伺服系统（8）
• 幅值比较伺服系统工作原理 是以位置检 测信号的幅值大小来反映机械位移的数值
Image ，并以此作为位置反馈信号与指令信号进
行比较构成的闭环控制系统。该系统的特 点是所用的位置检测元件（感应同步器和 旋转变压器）应工作在幅值工作方式。
数控典型进给传动系统及系统图
数控机床进给模块
No • 数控机床的典型进给传动系统图
• 系统图的主要结构和功用
Image • 数控机床对进给系统的要求
• 进给系统的装配方法 • 进给系统的装配过程
数控典型进给传动系统及系统图
1．由步进电机构成的开环控制系统
No • 基本控制原理 由数控装置送来的—定频率和数量的 指令脉冲，经步进电机环形分配器分配和功率放大器 放大后驱动步进电机旋转。 • 步进电机的使用 步进电机的角位移或线位移与脉冲
信号PA（θ）。PA（θ）和PB（θ）为两个同频的脉冲信 号的相位差Δθ反映了指令位置与实际位置的偏差，由 鉴相器判别检测。伺服放大器和伺服电机构成的调速 系统，接受相位差Δθ信号以驱动工作台朝指令位置进 给，实现位置跟踪。
数控典型进给传动系统及系统图
相位比较伺服系统原理框图
No
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数控典型进给传动系统及系统图
数控典型进给传动系统及系统图
半闭环进给伺服系统原理图
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半闭环进给伺服传动系统组成
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滚珠丝杠螺母副+滚动导轨副
双螺母
半闭环进给伺服传动系统组成
伺服电机
滚珠 丝杠 螺母
No
Image 丝杠
伺服 电机
支承
轴承
全数字伺服系统
No – 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术 的发展，数控机床的伺服系统已经开始采用高 速度、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制 Image 技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。 由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字 化，应用数字PID算法，用PID程序来代替PID 调节器的硬件，使用灵活，柔性好。数字伺服 系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能 的措施，使控制精度和品质大大提高。
幅值比较伺服系统框图
No Image
数控典型进给传动系统及系统图
No 3．半闭环进给位置伺服系统
• 基本构成：系统由位置控制单元和速度控制单 元构成。
• 注意事项：光电脉冲编码器发出的脉冲，一方
Image 面用作位置的反馈信号，另一方面用作测速信
号。频率—电压变换器的作用是输出与反馈脉 冲信号的频率变化成正比的直流电压信号，该 信号就是速度单元的速度反馈信号，它与速度 指令电压比较来控制伺服电机转速。
Image 数成正比，其转速与脉冲频率成正比，它将指令脉冲
变成步进电机输出轴的旋转运动
• 它的数控装置多由单片机构成，步进电机由于采用脉冲方式工 作，且各相需按一定规律分配脉冲，因此，需要环形脉冲分配 器来实现脉冲分配逻辑和脉冲产生逻辑。还要求有功率驱动部 分。为了保证步进电机不失步地启停，要求控制系统具有升降 速控制环节．
置偏差e作为速度调节系统。
•
数控典型进给传动系统及系统图
脉冲比较伺服系统原理图
No
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数控典型进给传动系统及系统图
2．闭环进给位置伺服系统
No • 脉冲比较电路的基本组成有两个部分：一是脉冲分离部分，二是 可逆计数器。 • 应用可逆计数器实现脉冲比较的基本原理 当输入指令脉冲为正
（；当即指F＋令）脉或冲反为馈负脉（冲即为F负－（）即或反Pf－馈）脉时冲，为可正逆（计即数P器f＋作）加时法，计可数逆 计数器作减法计数。
数控典型进给传动系统及系统图 步进电机开环进给伺服系统原理图：
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数控典型进给传动系统及系统图
1．由步进电机构成的开环控制系统
No • 步进电机开环伺服系统结构简单，安装调试方便 ，成本低，但精度有限。 • 影响精度的因素 精度取决于步进电机和机械装
置的精度。其他因素如步进电机的步距角精度，
位置、速度和电流构成的三环结构如图所示。
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进给传动系统的主要构造和功用
数控车床X轴进给结构
No 传动特点：交流伺服电机＋同步带＋滚珠丝杠
主要构造： 1）与电机同轴安装编码器；
Image 2）双螺母滚珠丝杠；
3）丝杠支承： 前端支承：双列角接触球轴承； 后端支承：三列角接触球轴承； 4）丝杠固定：两端固定； 5）矩形滑动导轨＋调整元件预紧；
Image 机械传动部件的精度，丝杠、支承的传动间隙以
及传动和支承件的变形等，将直接影响进给位移 的精度。 • 提高精度的措施 适当提高系统组成环节的精度 ，还可采取传动间隙补偿和螺距误差补偿等补偿 措施。
数控典型进给传动系统及系统图
2．闭环进给位置伺服系统
No • 闭环位置控制主要采用直流伺服电动机或交流伺服电动机驱动，机床工作 台的实际位移可通过检测装置及时反馈给数控装置中的比较器，以便与指 令位移信号进行比较，两者的差值又作为伺服电机的控制信号，进而驱动 工作台消除位移误差。
• 闭环系统的分类 由于闭环、半闭环控制系统采用的位置检测
Image 元件不同，使得指令信号与位置反馈信号的比较方式不同，通
常有脉冲比较、相位比较和幅值比较三种不同的比较方式。 • 脉冲比较伺服系统工作原理 系统按功能模块大致可分为三部
分：采用光电脉冲编码器产生位置反馈脉冲Pf；实现指令脉冲 F与反馈脉冲Pf的脉冲比较环节，以取得位置偏差信号e；以位
脉冲比较环节框图
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数控典型进给传动系统及系统图
2．闭环进给位置伺服系统
No • 相位伺服系统的工作原理
• 在采用感应同步器作为位置检测元件的相位伺服系统 中，感应同步器取相位工作状态，以定尺的相位检测 信号经整形放大后所得的PB（θ）作为位置反馈信号。
Image 指令脉冲F经脉冲调相后，转换成重复频率为f0的脉冲
Image • 脉冲分离原理 当加、减脉冲先后到来时，脉冲本身就是分离的 ，则可直接进入可逆计数器按预定的要求作加法计数或减法计数 ；若加、减脉冲同时到来时，则由硬件逻辑电路保证，先作加法 计数，然后经过几个时钟的延时再作减法计数，这样，可保证两
路计数脉冲信号均不会丢失。
数控典型进给传动系统及系统图