数控机床伺服系统的速度反馈检测装置

① 试述数控机床伺服系统的组成结构和基本要求

数控机床伺服系统的组成结构和基本要求：
一、数控机床伺服系统的组成结构：
1、数控机床伺服系统包括进给伺服系统和主轴伺服系统。数控机床伺服系统是数控系统和机床机械传动部件间的连接环节，是数控机床的重要组成部分。伺服系统是以机床运动部件位置为控制量的自动控制系统，它根据数控系统插补运算生成的位置指令，精确地变换为机床移动部件的位移（包括直线位移和角位移），直接反映了机床坐标轴跟踪运动指令和定位的性能。一般所说的伺服系统是指进给伺服系统。
2、进给伺服系统用于控制机床各坐标轴的切削进给运动，是一种精密的位置跟踪、定位系统，它包括速度控制和位置控制，是一般概念的伺服驱动系统；进给伺服系统主要由以下几个部分组成：伺服驱动电路、伺服驱动装置（电机）、位置检测装置、机械传动机构以及执行部件。进给伺服系统接受数控系统发出的进给位移和速度指令信号，由伺服驱动电路作一定的转换和放大后经伺服驱动装置和机械传动机构，驱动机床的执行部件进行工作进给和快速进给。
3、 主轴伺服系统用于控制机床主轴的旋转运动和切削过程中的转矩和功率，一般只以速度控制为主。
二、数控机床伺服系统的基本要求：
1、数控机床的高效率、高精度主要取决于进给伺服系统的性能。因此数控机床对进给伺服系统的位置控制、速度控制、伺服电动机、机械传动等方面都有很高的要求。
2、要求具有可逆行的能力：在加工过程中，机床工作台根据加工轨迹的要求，随时都可以实现正向或反向运动，同时要求在方向变化时，不应有反向间隙和运动的损失。数控机床一般采用具有削除反向间隙能力的传动机构，如滚珠丝杠。
3、要求具有较宽的调整范围：为适应不同的加工条件，数控机床要求进给在很宽的范围内无级变化。这就要求伺服电动机有很宽的调整范围和优异的调整特性。经过机械传动后电动机转速的变化范围即可转换为进给速度的变化范围。对一般数控机床而言，进给速度范围在0-24时都可以满足加工要求。通常在这样的速度范围还可以提出以下更细的技术要求。
1）在1-2400mm/min即1：2400调速范围内，要求均匀、稳定、无爬行、且速降小。
2）在1mm/min以下时具有一定的瞬时速度，但平均速度很低。
3）在零速度时，即工作台停止运动时，要求电动机有电磁转矩以维持定位精度，使定位误差不超过系统的允许范围，即电动机处于伺服锁定转态。
4、要求具有足够的传动刚性和较高的速度稳定性：伺服系统在不同的负载情况下或切削条件发生变化时应使进给系统速度稳定，即具有良好的静态与动太负载特性。刚性良好的系统，速度负载力矩变化的影响很小。通常要求承受的额定矩变化时静态速降应小于5%，动态速降应小于10%。
5、要求具有快速响应的能力：为保证轮廓切削开关的高精度和低的表面粗糙度，对位置伺服系统除了要求国交高的定位精度外，还要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应快速。这主要有两方面的要求；一是伺服系统处于频繁的启动、制动、加速、减速等动态过程时，为了提高生产效率和保证加工质量，要求加、减速度足够大，以缩短过渡过程时间，一般电动机速度由零到最大，或从最大减少到零，时间应控制在200MS以下，甚至少于几十毫秒，且速度变化时不应有超调；二是当负载突变时过渡过程恢复时间要短且无振荡，这样才能得到光滑的加工表面。
6、要求具有高精度：为了满足数控加工精度的要求，关键是保证数控机床的定位精度和进给精度。这是伺服系统性能的重要指标。位置伺服系统的定位精度一般要求能达到1pm甚至0.1pm，相应地，对伺服系统的分辨力也提出了要求。分辨力是指当伺服系统接受CNC送来的一个脉冲时工作台相应移动的距离，也称脉冲当量。系统力取决于系统稳定工作性能和所使用的位置检测元件。目前的闭环伺服系统都能达到1pm的分辨力（脉冲当量）。高精度数控机床可达到0.1pm的分辨力甚至更小。
7、要求低速时仍有较大的输入转矩。
8、低速时进给鸡翅要有大的转矩输出，以满足低速进给切削的要求。

② 数控机床的伺服系统是一个双闭环系统，内环是速度环，外环是位置环。试解释其机理

位置控制系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，称为位置伺服系统，简称为伺服系统。在数控机床中，伺服系统主要指各坐标轴进给驱动的位置控制系统。伺服系统接受来自CNC装置的进给脉冲，经变换和放大，再驱动各加工坐标轴按指令脉冲运动。这些轴有的带动工作台，有的带动伺服刀架，通过几个坐标轴的联动，使刀具相对于工件产生各种复杂的机械运动，加工出所要求的复杂形状工件。

进给伺服系统是数控装置和机床机械传部件间的联系环节，是数控机床的重要组成部分。伺服系统其结构形式基本相同，以数控机床进给系统为例，伺服系统的一般结构如图所示。它是一个双闭环系统，内环是速度环，外环是位置环。速度环中用作速度反馈的检测装置为测速发电机、脉冲编码器等。速度控制单元是一个独立的单元部件，它由速度调节器、电流调节器及功率驱动放大器等各部分组成。位置环是由CNC装置中的位置控制模块、速度控制单元、位置检测及反馈控制等各部分组成。位置控制主要是对机床运动坐标轴进行控制，进给轴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，还要求各移动轴有很好的动态配合，才能保证加工效率、加工精度和表面粗糙度。伺服电机在伺服系统中作为执行元件。根据被控对象的不同，一般有三种基本控制方式，即位置、速度、力矩控制方式。通常位置和速度控制用得比较多。

③ 数控机床中按伺服系统可以分为哪三种

数控机床中按伺服系统可以分为开环控制、半闭环控制和闭环控制三种。

开环控制：不带位置反馈装置的控制方式。加工精度一般在0.02-0.05mm精度左右。

半闭环控制：在开环控制伺服电动机轴上装有角位移检测装置，通过检测伺服电动机的转角间接地检测出运动部件的位移反馈给数控装置的比较器，与输入的指令进行比较，用差值控制运动部件。加工精度一般在0.01-0.02mm精度左右。

闭环控制：在机床的最终的运动部件的相应位置直接直线或回转式检测装置，将直接测量到的位移或角位移值反馈到数控装置的比较器中与输入指令移量进行比较，用差值控制运动部件，使运动部件严格按实际需要的位移量运动。加工精度一般在0.002-0.01mm精度左右。

(3)数控机床伺服系统的速度反馈检测装置扩展阅读

伺服系统为数控机床的重要组成部分，用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。伺服系统的作用是把接受来自数控装置的指令信息，经功率放大、整形处理后，转换成机床执行部件的直线位移或角位移运动。

由于伺服系统为数控机床的最后环节，其性能将直接影响数控机床的精度和速度等技术指标，因此，对数控机床的伺服驱动装置，要求具有良好的快速反应性能，准确而灵敏地跟踪数控装置发出的数字指令信号，并能忠实地执行来自数控装置的指令，提高系统的动态跟随特性和静态跟踪精度。

伺服系统包括驱动装置和执行机构两大部分。驱动装置由主轴驱动单元、进给驱动单元和主轴伺服电动机、进给伺服电动机组成。步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机是常用的驱动装置。

测量元件将数控机床各坐标轴的实际位移值检测出来并经反馈系统输入到机床的数控装置中，数控装置对反馈回来的实际位移值与指令值进行比较，并向伺服系统输出达到设定值所需的位移量指令。

④ 数控机床进给伺服系统有什么结构原理

数控机床的伺服进给系统取代了传统机床的机械传动，这是数控机床的重要特征之一。数控机床的伺服系统是以机床移动部件的位移和速度为直接控制目标的自动控制系统。
伺服系统的性能在很大程度上决定了数控机床的性能.数控机床的最高移动速度、跟踪速度、定位精度等重要指标都取决于伺服系统的动态和静态特性。
不管是直流伺服系统还是交流伺服系统，伺服系统本身都是一个电流、速度的双闭环控制系统，以保证伺服进给的稳定。
伺服控制系统在数控机床上占有重要地位，所以，伺服系统的故障也是形响数控机床正常运行的主要因素。
数控机床进给伺服系统的原理：伺服系统是一种反馈控制系统，它以数控系统发出的指令信号作为输入的给定值与输出被调量进行比较，利用比较后的偏差值对系统进行自动调节,以消除偏差，使被调量跟踪给定值。所以，伺服系统的运动来源于偏差信号，必须具有反馈回路,始终处于过渡状态。

⑤ 数控机床伺服系统常用的速度检测装置有哪些

常用的检测装置:有直线型和旋转型两大类。

⑥ 数控机床位置检测装置的分类是什么#数控机床

⑦ 位置检测装置安装在数控机床的伺服电机上属于什么系统

属于半闭环控制系复统。
1，开制环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长,精确度不高,使用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统.
2，开环控制是指控制装置与被控对象之间只有按顺序工作，没有反向联系的控制过程,按这种方式组成的系统称为开环控制系统,其特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响，没有自动修正或补偿的能力。
3，闭环控制有反馈环节，通过反馈系统是系统的精确度提高,响应时间缩短,适合于对系统的响应时间,稳定性要求高的系统.
4，半闭环控制系统是在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置，通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角间接检测移动部件的位移，然后反馈到数控装置的比较器中，与输入原指令位移值进行比较，用比较后的差值进行控制，使移动部件补充位移，直到差值消除为止的控制系统。这种伺服机构所能达到的精度、速度和动态特性优于开环伺服机构，为大多数中小型数控机床所采用。

⑧ 什么是数控机床的伺服系统

伺服英文单词Servo的音译，英文的本意为“服从”，与中文伺服的含义也是相同的。
数控机床的伺服系统(ServoSystem)是以机床移动部件的位移和速度为直接控制目的的自动控制系统，也称为位置随动系统，简称伺服系统.常见的伺服系统有开环系统和闭环系统;直流伺服系统和交流伺服系统:进给伺服和主轴驱动系统:电液伺服系统和电气伺服系统。
如果把数控系统比做数控机床的“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，它忠实而准确地执行由数控系统发来的运动命令。
伺服驱动是一种执行机构，它能够准确地执行来自数控系统的运动指令.驱动系统是由驱动执行元件和驱动装置组成的。驱动执行元件由交流或者直流电动机、速度电流检测元件及相关的机械传动和运动部件组成。
数控机床伺服系统的性能很大程度上决定了数控机床的性能。数控机床的最高移动速度、跟踪速度、定位精度等重要指标取决于伺服系统的动态和静态特性。
伺服系统的作用是接收来自数控系统的指令信号,经过放大和转换，驱动数控机床的执行元件跟随指令信号运动，实现预期的运动，并保证动作的快速、稳定和准确.伺服系统本身是一个速度和电流的双闭环控制系统，从而保证运行时速度和力矩的稳定。
进给伺服系统控制机床移动部件的位移，以直线运动为主，控制速度和位移量。主轴驱动系统控制主轴的旋转，以旋转运动为主，主要控制速度。

⑨ 数控机床常用检测装置

数控机床位置检测装置的要求位置检测装置是数控机床伺服系统的重要组成部分回。它的作用是答检测位移和速度，发送反馈信号，构成闭环或半闭环控制。数控机床的加工精度主要由检测系统的精度决定。不同类型的数控机床，对位置检测元件，检测系统的精度要求和被测部件的最高移动速度各不相同。现在检测元件与系统的最高水平是：被测部件的最高移动速度高至240m/min时，其检测位移的分辨率（能检测的最小位移量）可达1μm，如24m/min时可达0.1μm。最高分辨率可达到0.01μm。数控机床对位置检测装置有如下要求：（1）受温度，湿度的影响小，工作可靠，能长期保持精度，抗干扰能力强。（2）在机床执行部件移动范围内，能满足精度和速度的要求。（3）使用维护方便，适应机床工作环境。（4）成本低。

⑩ 数控机床的进给伺服系统分为哪三类

数控机床
数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。

数控机床的控制单元

数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。

与普通机床相比，数控机床有如下特点：

●加工精度高，具有稳定的加工质量；

●可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；

●加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；

●机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3~5倍）；

●机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；

●对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。

数控机床一般由下列几个部分组成：

●主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。

●数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

●驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

●辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。

●编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。

自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都有飞速发展。

加工中心

加工中心是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床。工件在加工中心上经一次装夹后，能对两个以上的表面完成多种工序的加工，并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高。

加工中心按其加工工序分为镗铣和车削两大类，按控制轴数可分为三轴、四轴和五轴加工中心。