數控機床伺服系統的速度反饋檢測裝置

① 試述數控機床伺服系統的組成結構和基本要求

數控機床伺服系統的組成結構和基本要求：
一、數控機床伺服系統的組成結構：
1、數控機床伺服系統包括進給伺服系統和主軸伺服系統。數控機床伺服系統是數控系統和機床機械傳動部件間的連接環節，是數控機床的重要組成部分。伺服系統是以機床運動部件位置為控制量的自動控制系統，它根據數控系統插補運算生成的位置指令，精確地變換為機床移動部件的位移（包括直線位移和角位移），直接反映了機床坐標軸跟蹤運動指令和定位的性能。一般所說的伺服系統是指進給伺服系統。
2、進給伺服系統用於控制機床各坐標軸的切削進給運動，是一種精密的位置跟蹤、定位系統，它包括速度控制和位置控制，是一般概念的伺服驅動系統；進給伺服系統主要由以下幾個部分組成：伺服驅動電路、伺服驅動裝置（電機）、位置檢測裝置、機械傳動機構以及執行部件。進給伺服系統接受數控系統發出的進給位移和速度指令信號，由伺服驅動電路作一定的轉換和放大後經伺服驅動裝置和機械傳動機構，驅動機床的執行部件進行工作進給和快速進給。
3、 主軸伺服系統用於控制機床主軸的旋轉運動和切削過程中的轉矩和功率，一般只以速度控制為主。
二、數控機床伺服系統的基本要求：
1、數控機床的高效率、高精度主要取決於進給伺服系統的性能。因此數控機床對進給伺服系統的位置控制、速度控制、伺服電動機、機械傳動等方面都有很高的要求。
2、要求具有可逆行的能力：在加工過程中，機床工作台根據加工軌跡的要求，隨時都可以實現正向或反向運動，同時要求在方向變化時，不應有反向間隙和運動的損失。數控機床一般採用具有削除反向間隙能力的傳動機構，如滾珠絲杠。
3、要求具有較寬的調整范圍：為適應不同的加工條件，數控機床要求進給在很寬的范圍內無級變化。這就要求伺服電動機有很寬的調整范圍和優異的調整特性。經過機械傳動後電動機轉速的變化范圍即可轉換為進給速度的變化范圍。對一般數控機床而言，進給速度范圍在0-24時都可以滿足加工要求。通常在這樣的速度范圍還可以提出以下更細的技術要求。
1）在1-2400mm/min即1：2400調速范圍內，要求均勻、穩定、無爬行、且速降小。
2）在1mm/min以下時具有一定的瞬時速度，但平均速度很低。
3）在零速度時，即工作台停止運動時，要求電動機有電磁轉矩以維持定位精度，使定位誤差不超過系統的允許范圍，即電動機處於伺服鎖定轉態。
4、要求具有足夠的傳動剛性和較高的速度穩定性：伺服系統在不同的負載情況下或切削條件發生變化時應使進給系統速度穩定，即具有良好的靜態與動太負載特性。剛性良好的系統，速度負載力矩變化的影響很小。通常要求承受的額定矩變化時靜態速降應小於5%，動態速降應小於10%。
5、要求具有快速響應的能力：為保證輪廓切削開關的高精度和低的表面粗糙度，對位置伺服系統除了要求國交高的定位精度外，還要求有良好的快速響應特性，即要求跟蹤指令信號的響應快速。這主要有兩方面的要求；一是伺服系統處於頻繁的啟動、制動、加速、減速等動態過程時，為了提高生產效率和保證加工質量，要求加、減速度足夠大，以縮短過渡過程時間，一般電動機速度由零到最大，或從最大減少到零，時間應控制在200MS以下，甚至少於幾十毫秒，且速度變化時不應有超調；二是當負載突變時過渡過程恢復時間要短且無振盪，這樣才能得到光滑的加工表面。
6、要求具有高精度：為了滿足數控加工精度的要求，關鍵是保證數控機床的定位精度和進給精度。這是伺服系統性能的重要指標。位置伺服系統的定位精度一般要求能達到1pm甚至0.1pm，相應地，對伺服系統的分辨力也提出了要求。分辨力是指當伺服系統接受CNC送來的一個脈沖時工作台相應移動的距離，也稱脈沖當量。系統力取決於系統穩定工作性能和所使用的位置檢測元件。目前的閉環伺服系統都能達到1pm的分辨力（脈沖當量）。高精度數控機床可達到0.1pm的分辨力甚至更小。
7、要求低速時仍有較大的輸入轉矩。
8、低速時進給雞翅要有大的轉矩輸出，以滿足低速進給切削的要求。

② 數控機床的伺服系統是一個雙閉環系統，內環是速度環，外環是位置環。試解釋其機理

位置控制系統是指以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統，稱為位置伺服系統，簡稱為伺服系統。在數控機床中，伺服系統主要指各坐標軸進給驅動的位置控制系統。伺服系統接受來自CNC裝置的進給脈沖，經變換和放大，再驅動各加工坐標軸按指令脈沖運動。這些軸有的帶動工作台，有的帶動伺服刀架，通過幾個坐標軸的聯動，使刀具相對於工件產生各種復雜的機械運動，加工出所要求的復雜形狀工件。

進給伺服系統是數控裝置和機床機械傳部件間的聯系環節，是數控機床的重要組成部分。伺服系統其結構形式基本相同，以數控機床進給系統為例，伺服系統的一般結構如圖所示。它是一個雙閉環系統，內環是速度環，外環是位置環。速度環中用作速度反饋的檢測裝置為測速發電機、脈沖編碼器等。速度控制單元是一個獨立的單元部件，它由速度調節器、電流調節器及功率驅動放大器等各部分組成。位置環是由CNC裝置中的位置控制模塊、速度控制單元、位置檢測及反饋控制等各部分組成。位置控制主要是對機床運動坐標軸進行控制，進給軸控制是要求最高的位置控制，不僅對單個軸的運動速度和位置精度的控制有嚴格要求，而且在多軸聯動時，還要求各移動軸有很好的動態配合，才能保證加工效率、加工精度和表面粗糙度。伺服電機在伺服系統中作為執行元件。根據被控對象的不同，一般有三種基本控制方式，即位置、速度、力矩控制方式。通常位置和速度控制用得比較多。

③ 數控機床中按伺服系統可以分為哪三種

數控機床中按伺服系統可以分為開環控制、半閉環控制和閉環控制三種。

開環控制：不帶位置反饋裝置的控制方式。加工精度一般在0.02-0.05mm精度左右。

半閉環控制：在開環控制伺服電動機軸上裝有角位移檢測裝置，通過檢測伺服電動機的轉角間接地檢測出運動部件的位移反饋給數控裝置的比較器，與輸入的指令進行比較，用差值控制運動部件。加工精度一般在0.01-0.02mm精度左右。

閉環控制：在機床的最終的運動部件的相應位置直接直線或回轉式檢測裝置，將直接測量到的位移或角位移值反饋到數控裝置的比較器中與輸入指令移量進行比較，用差值控制運動部件，使運動部件嚴格按實際需要的位移量運動。加工精度一般在0.002-0.01mm精度左右。

(3)數控機床伺服系統的速度反饋檢測裝置擴展閱讀

伺服系統為數控機床的重要組成部分，用於實現數控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統的作用是把接受來自數控裝置的指令信息，經功率放大、整形處理後，轉換成機床執行部件的直線位移或角位移運動。

由於伺服系統為數控機床的最後環節，其性能將直接影響數控機床的精度和速度等技術指標，因此，對數控機床的伺服驅動裝置，要求具有良好的快速反應性能，准確而靈敏地跟蹤數控裝置發出的數字指令信號，並能忠實地執行來自數控裝置的指令，提高系統的動態跟隨特性和靜態跟蹤精度。

伺服系統包括驅動裝置和執行機構兩大部分。驅動裝置由主軸驅動單元、進給驅動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機是常用的驅動裝置。

測量元件將數控機床各坐標軸的實際位移值檢測出來並經反饋系統輸入到機床的數控裝置中，數控裝置對反饋回來的實際位移值與指令值進行比較，並向伺服系統輸出達到設定值所需的位移量指令。

④ 數控機床進給伺服系統有什麼結構原理

數控機床的伺服進給系統取代了傳統機床的機械傳動，這是數控機床的重要特徵之一。數控機床的伺服系統是以機床移動部件的位移和速度為直接控制目標的自動控制系統。
伺服系統的性能在很大程度上決定了數控機床的性能.數控機床的最高移動速度、跟蹤速度、定位精度等重要指標都取決於伺服系統的動態和靜態特性。
不管是直流伺服系統還是交流伺服系統，伺服系統本身都是一個電流、速度的雙閉環控制系統，以保證伺服進給的穩定。
伺服控制系統在數控機床上佔有重要地位，所以，伺服系統的故障也是形響數控機床正常運行的主要因素。
數控機床進給伺服系統的原理：伺服系統是一種反饋控制系統，它以數控系統發出的指令信號作為輸入的給定值與輸出被調量進行比較，利用比較後的偏差值對系統進行自動調節,以消除偏差，使被調量跟蹤給定值。所以，伺服系統的運動來源於偏差信號，必須具有反饋迴路,始終處於過渡狀態。

⑤ 數控機床伺服系統常用的速度檢測裝置有哪些

常用的檢測裝置:有直線型和旋轉型兩大類。

⑥ 數控機床位置檢測裝置的分類是什麼#數控機床

⑦ 位置檢測裝置安裝在數控機床的伺服電機上屬於什麼系統

屬於半閉環控制系復統。
1，開制環控制沒有反饋環節，系統的穩定性不高,響應時間相對來說很長,精確度不高,使用於對系統穩定性精確度要求不高的簡單的系統.
2，開環控制是指控制裝置與被控對象之間只有按順序工作，沒有反向聯系的控制過程,按這種方式組成的系統稱為開環控制系統,其特點是系統的輸出量不會對系統的控製作用發生影響，沒有自動修正或補償的能力。
3，閉環控制有反饋環節，通過反饋系統是系統的精確度提高,響應時間縮短,適合於對系統的響應時間,穩定性要求高的系統.
4，半閉環控制系統是在開環控制系統的伺服機構中裝有角位移檢測裝置，通過檢測伺服機構的滾珠絲杠轉角間接檢測移動部件的位移，然後反饋到數控裝置的比較器中，與輸入原指令位移值進行比較，用比較後的差值進行控制，使移動部件補充位移，直到差值消除為止的控制系統。這種伺服機構所能達到的精度、速度和動態特性優於開環伺服機構，為大多數中小型數控機床所採用。

⑧ 什麼是數控機床的伺服系統

伺服英文單詞Servo的音譯，英文的本意為「服從」，與中文伺服的含義也是相同的。
數控機床的伺服系統(ServoSystem)是以機床移動部件的位移和速度為直接控制目的的自動控制系統，也稱為位置隨動系統，簡稱伺服系統.常見的伺服系統有開環系統和閉環系統;直流伺服系統和交流伺服系統:進給伺服和主軸驅動系統:電液伺服系統和電氣伺服系統。
如果把數控系統比做數控機床的「大腦」，是發布「命令」的指揮機構，那麼伺服系統就是數控機床的「四肢」，是執行「命令」的機構，它忠實而准確地執行由數控系統發來的運動命令。
伺服驅動是一種執行機構，它能夠准確地執行來自數控系統的運動指令.驅動系統是由驅動執行元件和驅動裝置組成的。驅動執行元件由交流或者直流電動機、速度電流檢測元件及相關的機械傳動和運動部件組成。
數控機床伺服系統的性能很大程度上決定了數控機床的性能。數控機床的最高移動速度、跟蹤速度、定位精度等重要指標取決於伺服系統的動態和靜態特性。
伺服系統的作用是接收來自數控系統的指令信號,經過放大和轉換，驅動數控機床的執行元件跟隨指令信號運動，實現預期的運動，並保證動作的快速、穩定和准確.伺服系統本身是一個速度和電流的雙閉環控制系統，從而保證運行時速度和力矩的穩定。
進給伺服系統控制機床移動部件的位移，以直線運動為主，控制速度和位移量。主軸驅動系統控制主軸的旋轉，以旋轉運動為主，主要控制速度。

⑨ 數控機床常用檢測裝置

數控機床位置檢測裝置的要求位置檢測裝置是數控機床伺服系統的重要組成部分回。它的作用是答檢測位移和速度，發送反饋信號，構成閉環或半閉環控制。數控機床的加工精度主要由檢測系統的精度決定。不同類型的數控機床，對位置檢測元件，檢測系統的精度要求和被測部件的最高移動速度各不相同。現在檢測元件與系統的最高水平是：被測部件的最高移動速度高至240m/min時，其檢測位移的解析度（能檢測的最小位移量）可達1μm，如24m/min時可達0.1μm。最高解析度可達到0.01μm。數控機床對位置檢測裝置有如下要求：（1）受溫度，濕度的影響小，工作可靠，能長期保持精度，抗干擾能力強。（2）在機床執行部件移動范圍內，能滿足精度和速度的要求。（3）使用維護方便，適應機床工作環境。（4）成本低。

⑩ 數控機床的進給伺服系統分為哪三類

數控機床
數控機床是數字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，並將其解碼，從而使機床動作並加工零件。

數控機床的控制單元

數控機床的操作和監控全部在這個數控單元中完成，它是數控機床的大腦。

與普通機床相比，數控機床有如下特點：

●加工精度高，具有穩定的加工質量；

●可進行多坐標的聯動，能加工形狀復雜的零件；

●加工零件改變時，一般只需要更改數控程序，可節省生產准備時間；

●機床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產率高（一般為普通機床的3~5倍）；

●機床自動化程度高，可以減輕勞動強度；

●對操作人員的素質要求較高，對維修人員的技術要求更高。

數控機床一般由下列幾個部分組成：

●主機，他是數控機床的主題，包括機床身、立柱、主軸、進給機構等機械部件。他是用於完成各種切削加工的機械部件。

●數控裝置，是數控機床的核心，包括硬體（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等）以及相應的軟體，用於輸入數字化的零件程序，並完成輸入信息的存儲、數據的變換、插補運算以及實現各種控制功能。

●驅動裝置，他是數控機床執行機構的驅動部件，包括主軸驅動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。他在數控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統實現主軸和進給驅動。當幾個進給聯動時，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。

●輔助裝置，指數控機床的一些必要的配套部件，用以保證數控機床的運行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作台、數控轉台和數控分度頭，還包括刀具及監控檢測裝置等。

●編程及其他附屬設備，可用來在機外進行零件的程序編制、存儲等。

自從1952年美國麻省理工學院研製出世界上第一台數控機床以來，數控機床在製造工業，特別是在汽車、航空航天、以及軍事工業中被廣泛地應用，數控技術無論在硬體和軟體方面，都有飛速發展。

加工中心

加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的一種高度自動化的多功能數控機床。工件在加工中心上經一次裝夾後，能對兩個以上的表面完成多種工序的加工，並且有多種換刀或選刀功能，從而使生產效率大大提高。

加工中心按其加工工序分為鏜銑和車削兩大類，按控制軸數可分為三軸、四軸和五軸加工中心。