第3章数控机床的伺服系统3.1认识伺服系统的工作过程3.1认识伺服系统的工作过程3.1认识伺服系统的工作过程3.2伺服系统的组成及分类3.2伺服系统的组成及分类3.2伺服系统的组成及分类3.2伺服系统的组成及分类3.2伺服系统的组成及分类3.2伺服系统的组成及分类3.3伺服电动机3.3.1步进电动机及其控制系统3.3.1步进电动机及其控制系统步进电动机的通电方式有：（1）单拍。在各相轮流通电的过程中，每拍只有一相通电。（2）双拍。采用双相轮流通电方式，即每拍都有两相通电，称为双拍。如三相步进电动机的通电顺序为AB→BC→CA→AB，则构成三相双三拍工作制。（3）单双拍，即单双相轮流通电。如对三相步进电动机来说，单双拍工作时的通电顺序为A→AB→B→BC→C→CA→A，一个循环为6拍，称为三相六拍工作制。三相单三拍通电方式三相六拍通电方式3.3.1步进电动机及其控制系统3.3.1步进电动机及其控制系统3.3.1步进电动机及其控制系统3.3.1步进电动机及其控制系统3.3.1步进电动机及其控制系统3.3.1步进电动机及其控制系统3.3.1步进电动机及其控制系统硬件脉冲分配器软件脉冲分配器3.3.1步进电动机及其控制系统3.3伺服电动机3.3.2直流伺服电动机及其速度控制宽调速直流伺服电动机特点：1）过载能力强，能承受10倍于额定电流的峰值冲击，能产生额定力矩10倍的瞬时转矩。2）力矩／惯量比大，快速性好。3）低速时输出力矩大。4）调速范围宽，与高性能伺服驱动单元组成速度控制系统时，调速比超过1∶10000。5）转子热容量大，电动机的过载性能好，一般能过载运行几十分钟。3.3.2直流伺服电动机及其速度控制3.3.2直流伺服电动机及其速度控制3.3.2直流伺服电动机及其速度控制伺服驱动系统结构框图3.3伺服电动机3.3.3交流伺服电动机及其速度控制3.3.3交流伺服电动机及其速度控制3.3.3交流伺服电动机及其速度控制3.3.3交流伺服电动机及其速度控制3.3.3交流伺服电动机及其速度控制3.3.3交流伺服电动机及其速度控制3.3.3交流伺服电动机及其速度控制3.4数控机床的位置检测装置1）高可靠性和高抗干扰性。2）使用维护方便，适合机床运行环境。3）能够满足精度和速度的要求。4）易于实现高速的动态测量、处理和自动化。5）成本低、寿命长。1）数字式测量和模拟式测量数字式测量是以量化后的数字形式表示被测的量。特点：测量装置简单，信号抗干扰能力强，且便于显示处理。模拟式测量是将被测的量用连续的变量（如电压变化、相位变化）表示。主要用于小量程的测量。2）增量式测量和绝对式测量增量式测量只测量位移增量，每移动一个测量单位就发出一个测量信号。优点：检测装置简单，任何一个对中点都可以作为测量起点，在轮廓控制数控机床上大都采用这种测量方式。绝对式测量对于被测量的任意一点位置均由固定的零点作基准，每一被测点都有一个相应的测量值。3）直接测量和间接测量直接测量是将检测装置直接安装在执行部件上。测量直线位移量常用光栅、感应同步器等检测装置。优点：直接反映工作台的直线位移量，测量精度高；缺点是检测装置要和行程等长。间接测量是通过测量与工作台直线运动相关联的回转运动，间接地测量工作台的直线位移，常用旋转变压器等。使用可靠方便，无长度限制；缺点是测量信号加入了传动链误差，影响测量精度。根据伺服系统位置检测的特点，把传感器分为回转型和直线型，回转型用于检测角位移，直线型用于检测直线位移。3.4位置检测装置3.4.2旋转变压器1）相位工作方式给定子的两个绕组通以相同幅值、相同频率，但相位差π/2的交流激磁电压。在转子正转时，工作绕组中的感应电动势为2）幅值工作方式在定子的正、余弦绕组上分别通以频率相同，但幅值分别为Usm和Ucm的交流激磁电压。当转子正转时，U1s、U1c经叠加，转子的感应电压U2为感应同步器是一种电磁式的位置检测传感器，用于直线位移的测量，主要部件包括定尺和滑尺。感应同步器结构示意图1)相位工作方式给滑尺的正弦绕组和余弦绕组分别通以频率相同、幅值相同，但相位差90°的励磁电压，当滑尺移动X距离时，定尺绕组中的感应电压为2）幅值工作方式给滑尺的正弦绕组和余弦绕组分别通以相位相同、频率相同，但幅值不同的励磁电压，当Δθ很小时，定尺上的感应电压可近似表示为3.4.4光栅1、光栅的结构2、光栅的工作原理安装组件时，指示光栅上的线纹与标尺光栅上的线纹成一个很小的角度θ，两光栅尺上的线纹相互交叉。在光源的照射下，明暗相间与光栅线纹几乎垂直的条纹称为莫尔条纹。莫尔条纹具有以下特点：（1）放大作用。当两光栅尺线纹之间的夹角θ很小时，莫尔条纹的节距W和栅距P之间的关系为（2）平