8位星型刀塔伺服驱动设计
陕西理工学院毕业设计
前言 (2)
第一章绪论 (5)
1.1国内外数控车床的研究状况与成果 (5)
1.2数控刀架的发展趋势 (6)
1.3 设计内容和研究方法 (8)
第二章8位伺服刀塔总体方案设计 (11)
2.1调查研究与资料收集 (11)
2.1.1 课题的调查研究 (11)
2.1.2资料收集 (11)
2.2 刀塔的整体方案设计 (14)
第三章典型零件的设计和选用 (15)
3.1刀盘转位伺服电机的选择计算 (15)
3.1.1伺服电机概述 (15)
3.1.2 伺服电机的性能 (15)
3.1.3伺服电机的分类 (16)
3.1.4 伺服电机的一般选择原则 (16)
3.1．5刀盘转位伺服电机的选择计算 (16)
3.2主轴是设计计算 (22)
3.3齿轮设计计算及选用 (24)
第四章液压系统的设计计算 (27)
4.1刀架液压控制系统液压泵及油泵电动机的选择计算 (27)
4.1.1液压油泵的选择 (27)
4.1.2液压缸内径D和活塞杆直径d的计算 (27)
4.1.3动力刀座驱动部分液压缸的计算 (27)
4.1.4油泵电动机功率的选择计算 (28)
4.2 液压缸的设计 (30)
4.2选择液压缸类型 (30)
第五章8位星型伺服刀塔三维制作 (32)
5.1 典型零部件实体制作 (32)
5.1.1刀架轴的实体制作 (32)
5.1.2刀盘的制作 (32)
5.1.3齿轮制作 (33)
5.1.4离合器制作 (34)
5.2 装配图 (34)
致谢 (37)
参考文献 (39)
前言
制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国或地区经济的实力，科技水平，生活水准和国防实力。国际市场的竞争归根到底是各国制造生产能力及机械制造装备的竞争。
自从20世纪60年代世界上第一台数控机床问世以来，随着计算机技术、微电子技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术和机械制造技术等各相关领域的发展，数控技术已成为现代先进制造系统(FMS，CIMS等)中不可缺少的基础技术。由于机床数控系统技术复杂，种类繁多。现在数控机床的“使用难、维修难”问题，已经是影响数控机床有效利用的首要问题。
工业发达国家都非常注重机械制造业的发展，为了用先进技术和工艺装备制造业，机械制造装备工业得到先发展。对比之下，我国目前机械制造业的装备水平还比较落后，表现在大部分工厂的机械制造装备基本上是通用机床加专用工艺装备，数控机床在机械制造装备中的比重还非常低，导致“刚性”强,更新产品速度慢，生产批量不宜太小，生产品种不宜过多；自动化程度基本上还是“一个工人，一把刀，一台机床”，导致劳动生产率低下，产品质量不稳定。因此，要缩小我国同工业发达国家的差距,我们必须在机械制造装备方面大下功夫，其中最重要的一个方面就是增加数控机床在机械制造装备中的比重[1]。
现代工业发展其实就是制造工艺的发展，而这其中一个非常重要的因素就是制造工具——机床的发展。现代机床的发展都趋向于自动化、复合化以及高速化。而作为制造业主力军的数控机床来说，它的发展更是日新月异。
自从20世纪60年代世界上第一台数控机床问世以来，随着计算机技术、微电子技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术和机械制造技术等各相关领域的发展，数控技术已成为现代先进制造系统(FMS，CIMS等)中不可缺少的基础技术。由于机床数控系统技术复杂，种类繁多。现在数控机床的“使用难、维修难”问题，已经是影响数控机床有效利用的首要问题。
当前，数控机床发展迅猛，一方面向高速、高效、高精度方面发展，同时，在制造行业中广泛存在原有设备的数控改造和系统升级问题。作为关键附件，高性能的刀塔对于提高机床整体运行的可靠性、稳定性和效率有着重要意义，数控刀塔是
由数控系统来控制的，因此，在刀塔本身性能提高的情况下，如何实现控制任务就显得十分重要了。国内数控车床转塔刀架的设计和生产都是依赖先进国家的，而且产品的性能方面跟国外还有一定的差距，期待开发设计一种性能最优，最有实用价值的转塔刀架，来适应市场，替代进口产品低价位的数控车床用转塔刀架，占领国内市场，并达到国际领先水平，为国产机床工业的发展作出贡献。数控车床今后将向中高当发展，中档采用普及型数控刀架配套，高档采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，预计近年来对数控刀架需求量将大大增加，随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展，因此对刀塔的设计以及它本身性能的研究就显得十分重要。
本次的课题是8位星型伺服刀塔设计，该机构可以一次装夹8把动力刀，可以在加工过程中一次性的进行多道工序的加工，大大提高了加工精度和生产效率。本次设计的主要内容是：1.对刀塔的结构，刀塔的传动形式以及驱动方式的设计；
2.刀塔与刀座的连接形式、刀座的选择；
3.刀具的交换动作设计、交换时间以及定位锁紧计算；刀塔其他辅助部件的设计其结构尺寸进行选择设计，根据课题所要求的刀塔的驱动方式，对其进行设计进而加以优化。总之，本课题的意义在于: 1根据设计要求，在最短的时间内设计出最优的8位盘型刀塔结构，并对其进行伺服驱动；
2.减少物质的浪费，用最少的材料设计出满足其设计要求及加工精度的刀塔结构；
3.为解决同类问题即关于刀塔的结构形式、刀塔的驱动方式，提供一种研究方法；
4.培养综合运用专业基础知识和专业技能来解决工程实际问题的能力；
5.强化工程实践能力和意识,提高本人综合素质和创新能力；
6.，使本人受到从事本专业工程技术和科学研究工作的基本训练,提高工程绘图、计算、数据处理、外文资料文献阅读、使用计算机、使用文献资和手册、文字表达等各方面的能力；
7.培养正确的设计思想和工程经济观点，理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度以及积极向上的团队合作精神。
在本次设计过程中，分度锁紧和动力刀座部分是重中之重。通过广泛查阅文献资料，毕业设计小组之间以及与指导老师相互讨论等途径，拟定了如下的研究手段：
刀盘动作的大概步骤如下：系统发出换刀指令→液压系统启动→下端离合器分离→动力刀座驱动轴向右运动，与动力刀座脱开→信号反馈，系统指令→液压系统驱动花键连接刀盘驱动轴→刀盘转位→信号反馈→液压系统动作→刀盘锥齿轮啮合锁紧→动力刀座驱动轴与动力刀座锁合→信号反馈，系统指令→伺服电机达到预定转速完成换刀动作。
第一章绪论
刀塔目前主要应用于数控车床、数控铣床以及车铣复合加工中心，所以与刀塔发展最相关的领域就是数控车床、数控铣床以及车铣复合加工中心的发展。
1.1国内外数控车床的研究状况与成果
我国从1958年开始研究数控机床，一直到20世纪60年代中期还处于研制开发时期。当时，一些高等院校，科研单位研制出试样样机，是从电子管起步的。
1965年，国内开始研制晶体管数控系统。20世纪60年代末至70年代初研制成了劈锥数控铣床，数控非圆齿轮插齿机。CIL—18晶体管数控系统及Z53K—1G立式数控铣床。
从20世纪70年代开始,数控技术在车，铣，镗,磨，齿轮加工，电加工等领域全面展开，数控加工中心在上海，北京研制成功。但由于电子元器件的质量和制造工艺水平差，致使数控系统的可靠性,稳定性末行到解决，因此末能广泛推广。
20世纪80年代，我国从昌本发那科公司引进了3,5,6,7等系列的数控系统和直流伺服电机，直流主轴电机等制造技术，以及引进美国GE公司的MCI 系统和交流伺服系统，德国西门子VS系列可控硅调速装置，并进行了商品化生产.这些系统可靠性高，功能齐全。与此同时，还自行开发了3、4、5轴联动的数控系统以及双电机驱动的同步数控系统(用于火焰切割机)和新品种的伺服电机，推动了我国数控机床稳定发展，使我国数控机床在性能和质量上产生了一个质的飞跃。
1985年，我国数控机床的品种有了新的发展。数控机床品种不断增多，规格齐全。许多技术复杂的大型数控机床，重型数控机床都相继研制出来。为了跟踪国外现代制造技术的发展，北京机床研究所研制出了JCS-FMS-1型和2型的柔性制造单元和柔性制造系统。这个时期，我国在引进，消化国外技术的基础上，进行了大量开发工作。一些较高档次的数控系统(5轴联动)，
μ的高精度数控系统，数字仿型数控系统为柔性单元配套的分辨率为0.02m
数控系统都开发出来了，并造出样机。
我国的数控技术经过“六五”，“七五”，“八五”，到“九五”的近20年的发展，基本上掌握了关键技术，建立了数控开发，生产基地，培养了一批数控人才，初步形成了自己的数控产业。“十五”攻关开发的成果：华中I号、中华I号、航天I号和蓝天I号4种基本系统建立了具有中国自主版机的数控技术平台。具有中国特色济型数控系统经过这些年来的发展，有了较大的提高。它们逐渐被用户认可，在市场上站住了脚[2]。
目前我国数控机床生产厂有100多家，生产数控机床配套产品的企业有300余家，产品品种包括八大类2000种以上。目前已新开发出数控系统80余种，分为3种型级，即经济型，普及型和高级型。“九五”期间数控机床发展已进入实现产业化阶段，数控机床新开发品种300余种，已有一定的覆盖面。新开发的国产数控机床产品大部分达到期际上20世纪80年代中期水平，部分达到90年代水平，为国家重点建设提供了一批高水平数控机床。
1.2数控刀架的发展趋势
1949年帕森公司正式接受美国空军委托，在麻省理工学院伺服机构试验室的协助下，开始从事数控机床的研制工作。经过三年时间的研究，于1952年试制成功世界第一台数控机床试验性样机，这是一台采用脉冲乘法器原理的直线插补三坐标连续控制铣床，这便是数控机床的第一代[2]。
1953年，美国空军与麻省理工学院协作，开始从事计算机自动编程的研究，这就是创制APT(Automatically Programmed Tools )自动编程系统的开始。
1955年，美国空军花费巨额经费订购了大约100台数控机床,此后两年，数控机床在美国进入迅速发展阶段,市场上出现了商品化数控机床。1958年，美国克耐?杜列克公司(Keaney &Trecker Co.)在世界上首先研制成功带自动换刀装置的数控机床，称为”加工中心”。
1959年，计算机行业研制出晶体管元器件，因而数控装置中广泛采用晶体管和印制电路板，从而跨入第二代数控时代。同时美国航空工业协会(AIA)和麻省理工学院发展了APT程序语言。
1960年以后，点位控制机床在美国得到迅速发展,数控技术不仅在机床上得到
实际应用，而且逐步推广到冲压机、绕线机、焊接机、火焰切割机、包装机和坐标测量机等，在程序编制方面，已由手工编程逐步发展到采用计算机自动编程。除了APT数控语言外，又发展了许多自动骗程语言。
从1960年开始，德国，日本等先进工业国家都陆续开发，生产及使用了数控机床，
1965年，出现了小规模集成电路。由于它体积小，功耗低，使用数控系统的可靠性得以进一步提高，数控系统发展到第三代【2】。
1967年，英国首先把几台数控机床联接成具有柔性的加工系统，这就是最初的FMS(Flexible Manufacturing System，柔性制造系统)。之后，美，欧，日也相继进行开发与应用。
1970年前后，美国英特尔公司开发和使用了微处理器。1974年美，日等国首先研制出以微处理器为核心的数控系统。近20年来，微处理机数控系统的搂控机床得到飞速发展和广泛应用，这就是第五代数控系统(MNC)。
20世纪80年代初，国际上又出现了柔性制造单元FMC(Fleibie—Manufacturing Cell) [3]。
通过以上介绍，我们了解了数控机床的发展历程，而目前我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，但进出口逆差严重，国产机床市场占有率连年下降，1999年是33.6%，2003年仅占27.7%。1999年机床进口额为8.78亿美元（7624台），2003年达27.1亿美元（23320台），相当于同年国内数控机床产值的2.7倍。国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。
总的来说“我国的数控系统在中、高档领域还基本上是靠进口。现阶段我国的机床行业在高精尖数控技术方面还处于模仿阶段, 基础研究远跟不上世界先进水平
的发展”[2]，因此我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之间的差距。
一般在机加工过程中，一个零件的加工往往需要多道工序才能完成，因此数控机床研究的一个重要领域就是如何在这一方面提高效率，压缩非切削时间以提高生产效率，同时也为了尽量减少由于多次安装工件所引起的加工误差，一次数控加工过程中一般对工件只进行一次装夹，然后在加工过程中通过自动换刀完成多道工序或全部工序的加工，所以对数控木工机床的自动换刀方式的研究就成为了目前研究的一个重要领域。“自动换刀方式主要有更换主轴头换刀方式和带刀库的自动换刀方式两种形式，更换主轴头换刀方式应用于数控镂铣机，而带刀库的自动换刀方式应用于数控加工中心”“在具有多根主轴的数控镂铣铣床上，通过更换主轴头进行换刀是一种简单的换刀方式，由于在换刀过程中并不拆卸刀具，而是将刀具和主轴一起更换，所以省去了自动松夹’卸刀’装刀’夹紧以及刀具搬运等一系列复杂的操作，从而显著减少了换刀时间。所以这种换刀方式的换刀速度很快，同时也提高了换刀的可靠性。根据主轴头布置方式不同，通常有平行刀轴式换刀和回转刀架式换刀两种方式”“数控加工中心的一个显著结构特征是配置有带刀库的自动换刀系统，刀库可以存放较多的刀具，能满足复杂零件的多工序加工需要，可明显提高机床的适应性和加工效率，应用广泛。换刀系统的整个换刀过程较为复杂：首先&应把加工过程中需要使用的全部刀具分别安装在标准刀柄上，在机外进行尺寸调整之后&按一定的方式放入刀库，换刀的时候，按一定的选择方法进行选刀，并由刀具交换装置实现刀具在刀库和主轴之间的传递和装卸。刀具的交换方式通常分为无机械手换刀和有机械手换刀两大类”[3]
总的来说为了提高机加工的效率以及机加工的精度，换刀装置无可厚非的成了其研究的一个重要领域。
1.3设计内容和研究方法
本次设计所选择的题目是：8位盘型伺服刀塔设计。本课题主要研究数控车床（车削中心、车铣复合中心）的刀具交换系统（ATC）的主要部件——刀塔。刀塔的使用可以有效扩大机床的工艺范围，提高机床的加工效率。本次选题的目的是对刀塔的结构，刀塔的传动形式以及驱动方式的设计；刀塔与刀座的连接形式、刀座的选择；刀具的交换动作设计、交换时间以及定位锁紧计算；刀塔其他辅助部件的设计。通过对本课题的设计，达到对数控机床中换刀机构的充分了解，以便于以后应用。
本次课题为8位盘型伺服刀塔设计，简单的来说就是对刀塔进行伺服驱动设计。
机械系统的伺服驱动设计大的来说分为两部分：机械系统的设计和电子部分的设计。机械系统是对刀塔的外形尺寸进行设计及选择；而电子部分的设计首先要选择伺服类型：液压伺服驱动或电机伺服驱动。对于电机伺服驱动来说，在选定这种类型以后，还要考虑是用交流伺服驱动还是直流伺服驱动，之后在进行伺服驱动系统以及伺服电机进行选择。最后对两大部分进行综合的考虑，将其合理的组装在一起以达到做佳的效果。
所以本次设计的大概思路如下：
由上图我们可以看出设计的大概过程，机械部分主要是对刀塔的结构外形尺寸设计，在设计过程中所设计的参数要与现有的标准刀架的参数相匹配，不能脱离标准参数的限制，否则最终所设计的刀塔将无法与标准件刀架进行匹配。电气部分的两个重点问题是伺服方式、伺服驱动器选择及伺服电机选择。在方案选择中，我们可以写出以交流伺服驱动与直流伺服驱动的双重方案，然后再进行对比，筛选出较为合理，更加实用以及实惠的方案。对于伺服驱动器的选择，可以进行多种选择再对比筛选。而对伺服电机来说，电机的尺寸最终要与刀塔的外形结构尺寸进行匹配，在选择过程中这一点要引起注意。
第二章8位伺服刀塔总体方案设计
2.1调查研究与资料收集
2.1.1 课题的调查研究
从国内外市场调研结果看，国内对数控车床转塔刀架的设计和生产都是依赖于先进国家的，而且产品的性能方面跟国外还有一定的差距，期待开发设计一种性能最优，最有实用价值的转塔刀架，适应市场，替代进口产品低价位的数控车床用转塔刀架，占领国内市场，并达到国际领先水平，为国产机床工业的发展作出贡献。车削加工中心是目前国际上比较前端的一种数控机床，可以进行多工序加工，如车削、钻削、铣削等。有关人士指出，数控机床附件及其配套功能附件是我国机床工具制造业“十五”计划重点发展产品。虽然我国数控机床产品附件的研制由无到有，取得了显著成绩，但与国外先进水平相比还是有一定差距的。为确保国产数控机床的大发展，就必须把数控机床附件尽快搞上去。为此他们建议国家有关部门，尽快制定有关鼓励、扶持国产数控机床附件发展的相关政策，加大数控机床附件行业科研和技术改进投入，使国产数控机床附件行业有一个大发展。而且动力刀架是数控机床附件中尤为重要的一个部件，把这一技术提高是我们义不容辞的事情。
2.1.2资料收集
课题涉及到的有关知识包括：数控机床结构、车削加工中心、自动换刀装置等等方面；其次还包括一些机械设计、机械传动、液压、分度机构等方面的知识，在校图书馆借阅了一些关于本次设计有关的资料，而且还在网上搜索了一些相关资料：1）现代实用机床设计手册；2）实用机床设计手册；3）机械设计手册；4）数控车床设计；5）数控机床结构与维修等等；6）机械原理。而主要的资料则是现在已有的各种刀塔及其参数，比如肖特的动力刀座，迪普马等。详细资料见本说明书最后的参考资料。下面是几幅图刀塔相关的图片：
径向刀塔:
图2.1
轴向刀塔
图2.2 动力刀座
图2.3 刀塔外观图
图2.4
2.2 刀塔的整体方案设计
通过查阅相关资料，最初拟定以下及格方案，下面对每个方案进行研究分析，选择最优方案在进行设计。初始拟定方案如下：
单电机双驱动
本方案是通过一个电机来进行刀盘转位驱动以及动力刀座的驱动。
下付系统原理图：
图2.5
第三章典型零件的设计和选用
3.1刀盘转位伺服电机的选择计算
3.1.1伺服电机概述
1）. 结构
伺服电机是由同步电动机，转子位置传感器，速度传感器组成。
它主要由三部分组成：定子、转子和检测元件（转子位置传感器和测速发电机）。其中定子有齿槽，内有三相绕组，形状与普通感应电动机的钉子相同。但其外圆多呈多边形。且无外壳，以利于散热，避免电动机发热对工作台精度造成影响。
2）. 工作原理
一个二极永磁转子（可多极），当定子三相绕组通上交流电源后，产生一个旋转磁场，用另一对旋转磁极表示，该旋转磁场将以同步转速ns旋转。由于磁极同性相斥，异性相吸与转子的永磁磁极相互吸引，并带者转子一起旋转，因此，转子也将以同步转速ns与旋转磁场一起。当转子加上负载转矩之后，转子磁极轴线将落后定子磁场轴线一个角度，随着负载增加，此角度也随之增加；负载减小时，角度也减小；只要不超过一定限度，转子始终跟着定子的旋转磁场以恒定的同步转速ns旋转。
转子的速度nr=ns=60f/p，即由电源频率f和磁极对数p决定。
当负载超过一定极限后，转子不再按同步转速旋转，甚至可能不转，这就是同步电动机的失步现象，此负载的极限称为最大同步转矩。
3.1.2 伺服电机的性能
1）交流伺服电动机的机械性能比直流伺服电动机的机械性能要硬，其直线更为接近水平线。另外，继续工作区范围更大，尤其是高速区，还有利于提高电动机的加、减速性能。
2）高可靠性。用电子逆变器取代了直流电动机换向器和电刷，工作寿命由轴承
决定。因无换向器或电刷，也省去了此项目的保养和维护。
3）主要损耗在定子绕组与铁心上。故散热容易，便于安装热保护；而直流电动机损耗主要在转子上，散热困难。
4）转子惯量小，其结构容许高速工作。
5）体积小，质量小。
3.1.3伺服电机的分类
直流伺服电机分为：有刷和无刷电机。
有刷电机----成本低，结构简单，启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护方便(换碳刷),产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可经用于对成本敏感的普能工业和以用场合。
无刷电机----体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于名种环境。
交流伺服电机：也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。
3.1.4 伺服电机的一般选择原则
在确定了电机系列和额定转速后，按以下3个要素确定伺服电机容量：
1）负载惯量比。若负载惯量比过大，则控制易变得不稳定，伺服参数调整也很困难。
2）短时间特性（加减速转矩）。伺服电机除连续运转区域外，还有短时间内的运转特性如电机加减速，用最大转矩表示，最大转矩影响驱动电机的加减速时间常数。 3）连续特性（工作状态载荷扭矩）。对要求频繁启动、制动的数控机床，为避免电机过热，必须检查它在一个周期内电机转矩的均方根值，并使它小于电机连续额定转矩。
3.1．5刀盘转位伺服电机的选择计算
1) 刀架负载扭矩F T的计算
回转刀架负载扭矩F T 估算方法如下：由于这种刀架的负载扭矩主要用来克服刀
具质量的不平衡，估算按如下的情况进行：用平均重力的刀具插满刀盘的半个圆，根据工艺要求所需的各种刀具，确定每个刀具的（包括刀柄）平均重力cp W ，而其重心则设定为离刀架回转中心2/3半径处。由以上的方法可知，由于该设计采用的是电和液换位的8工位盘型刀塔，因而插满刀盘的半个圆需要4把刀具。设工艺要求所需的每个刀具的平均重力cp W =4.9N ；刀盘的回转中心直径270D mm =。
则有 12623F P T W D ?=?=126 4.90.19 1.86223
N mm ????=? 2) 刀架加速扭矩Tj 的估算
()260m j m L j
n T J J t π=+ N m ?[6] 式中 m n ----刀架换刀时的电动机转速(r/min);
j t ---加速时间,通常取150200ms ;
m J ---电动机转子惯量(2kg m ),可查样本;
L J ---负载惯量折算到电动机轴上的惯量(2kg m ?).
3) 负载惯量折算到电动机轴上的惯量L J 的估算 22h i L h i K i J J m ωυωω???? ? ?????=+∑∑ 2kg m 式中 h J ---各旋转件的转动惯量(2kg m );
h ω ---各旋转件的角速度(/rad s );
i m ---各直线运动件的质量(kg );
i υ---各直线运动件的速度(/m s );
ω---伺服电机的角速度(/rad s )[6].
4) 各旋转件的转动惯量h J 的估算
由刀架的结构简图可知,刀架在完成换刀动作时,伺服电机带动其旋转的部件共
4个，它们分别是变速齿轮副,刀塔主轴，刀盘以及下端齿盘。计算出这几者的转动惯量即可。
(1) 刀盘转动惯量的计算
刀盘以肖特公司生产的AK31系列数控转塔刀架的配套产品，其主要尺寸如下：
刀盘外径1320D mm =；刀盘与刀架主轴相连的孔径150d mm =；刀盘宽42P mm =。
则刀盘的转动惯量221111222h D d J m ??????=+ ? ? ? ???????
22221111122222D d D d P ρπ????????????=-+ ? ? ? ? ? ? ? ?????????????
2222310.190.050.190.057.8510 3.140.04222222????????????=????-??+ ? ? ? ? ? ? ? ?????????????
=0.042kg 2m
(2) 刀塔主轴转动惯量的计算
刀塔主轴的转动惯量2h J 按如下的方法估算：
刀架主轴的最大直径m a x 50d mm =；最小直径m i n 15d mm =；刀架主轴长度取150l mm =。 则刀架主轴的转动惯量2max min 2122h d d J m +??= ???[7]
22max min max min 1222d d d d l ρπ++????= ? ????? 22310.050.0150.050.0157.8510 3.140.15222++????=????? ? ?????
=0.00212kg m
(3) 变速齿轮副的转动惯量的计算
变速齿轮副的转动惯量3h J 的估算方法如下：
设齿轮的分度圆直径3h D ；其与刀架主轴相连的孔径3h d ；蜗轮齿宽3h b .
则每个齿轮的转动惯量=
22223333122222h h h h D d D d b ρπ????????????=-+ ? ? ? ? ? ? ? ??????????
???
222233333317.8510 3.1422222h h h h h D d D d b ????????????=???-??+ ? ? ? ? ? ? ? ?????????????
=12330.75?2222333332222h h h h h D d D d b ????????????-??+ ? ? ? ? ? ? ? ?????????????
2kg m [7] 以上为齿轮转动惯量的普遍计算公式，下面分别针对每个齿轮单独进行计算，带入
各自的假设值进行转动惯量的估算：
● 高速级小齿轮转动惯量估算：假设其分度圆直径31h D =18mm,其与电机主轴相连孔
的直径为31h d =8mm ，齿轮宽度为31h b =22mm ,则可知：
31h J =2331222h h D d M ??????+ ? ? ? ???????
=12330.75?222231313131312222h h h h h D d D d b ????????????-??+ ? ? ? ? ? ? ? ??????
???????
=12330.75?22220.0180.0080.0180.0080.0222222????????????-??+ ? ? ? ? ? ? ? ?????????????
=621.7110kg m -??
● 高速级大齿轮转动惯量估算：假设其分度圆直径32h D =45mm,其与电机主轴相连孔
的直径为32h d =10mm ，齿轮宽度为32h b =18mm ,则可知：
32h J =2331222h h D d M ??????+ ? ? ? ??
????? =12330.75?222232323232322222h h h h h D d D d b ????????????-??+ ? ? ? ? ? ? ? ?????????????
=12330.75?22220.0450.0100.0450.0100.0182222????????????-??+ ? ? ? ? ? ? ? ??????
??????? =525.6810kg m -??
● 低速级小齿轮转动惯量估算：假设其分度圆直径33h D =18mm,其与轴相连孔的直径
为33h d =10mm ，齿轮宽度为33h b =22mm ,则可知：
32h J =2331222h h D d M ??????+ ? ? ? ??
????? =12330.75?222233333333332222h h h h h D d D d b ????????????-??+ ? ? ? ? ? ? ? ?????????????
=12330.75?22220.0180.0100.0180.0100.0222222????????????-??+ ? ? ? ? ? ? ? ??????
???????
=621.6110kg m -??
低速级大齿轮转动惯量估算：假设其分度圆直径34h D =54mm,其与轴相连孔的直径
为34h d =20mm ，齿轮宽度为34h b =18mm ,则可知：
32h J =2331222h h D d M ??????+ ? ? ? ???????
=12330.75?222234343434342222h h h h h D d D d b ????????????-??+ ? ? ? ? ? ? ? ??????
??????? =12330.75?22220.0540.0200.0540.0200.0182222????????????-??+ ? ? ? ? ? ? ? ?????????????
=421.7110kg m -??
(4) 下端齿盘转动惯量的计算：假设下端齿盘的大径4h D =60mm,与轴相
4h d =25mm,端齿盘厚度为4h b =10mm ，则其转动惯量约为：
4h J =2441222h h D d M ??????+ ? ? ? ??
????? =12330.75?2222444442222h h h h h D d D d b ????????????-??+ ? ? ? ? ? ? ? ??????
??????? =12330.75?22220.0600.0250.0600.0250.0102222????????????-??+ ? ? ? ? ? ? ? ?????????????
=524.0910kg m -??
(5) 对各旋转件的角速度作如下设定：
伺服电机的角速度 15002/60157/rad s ωπ=?=；
齿轮1的角速度 3115002/60157/h rad s ωπ=?=；
齿轮2的角速度 3215002/6062.8/2.5h rad s ωπ??=?= ???
； 齿轮3的角速度 3315002/6062.8/2.5h rad s ωπ??=?= ???
自动控制原理课程设计速度伺服控制系统设计样本
自动控制原理课程设计题目速度伺服控制系统设计 专业电气工程及其自动化 姓名 班级 学号 指引教师 机电工程学院 12月
目录一课程设计设计目 二设计任务 三设计思想 四设计过程 五应用simulink进行动态仿真六设计总结 七参照文献
一、课程设计目： 通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、普通电学系统自动控制办法基本上，用MATLAB实现系统仿真与调试。 二、设计任务： 速度伺服控制系统设计。 控制系统如图所示，规定运用根轨迹法拟定测速反馈系数' k，以 t 使系统阻尼比等于0.5，并估算校正后系统性能指标。 三、设计思想： 反馈校正： 在控制工程实践中，为改进控制系统性能，除可选用串联校正方式外，经常采用反馈校正方式。常用有被控量速度，加速度反馈，执行机构输出及其速度反馈，以及复杂系统中间变量反馈等。反馈校正采用局部反馈包围系统前向通道中一某些环节以实现校正，。从控制观点来看，采用反馈校正不但可以得到与串联校正同样校正效果，并且尚有许多串联校正不具备突出长处：第一，反馈校正能有效地变化
被包围环节动态构造和参数；第二，在一定条件下，反馈校正装置特性可以完全取代被包围环节特性，反馈校正系数方框图从而可大大削弱这某些环节由于特性参数变化及各种干扰带给系统不利影响。 该设计应用是微分负反馈校正： 如下图所示，微分负反馈校正包围振荡环节。其闭环传递函数为 B G s （）=00t G s 1G (s)K s +（）=22t 1T s T K s ζ+（2+）+1 =22'1T s 21Ts ζ++ 试中，'ζ=ζ+t K 2T ，表白微分负反馈不变化被包围环节性质，但由于阻尼比增大，使得系统动态响应超调量减小，振荡次数减小，改进了系统平稳性。 微分负反馈校正系统方框图
直流(DC)与交流(AC)伺服电机及驱动
目录 直流(DC与交流(AC伺服电机及驱动 (1 1.直流(DC伺服电机及其驱动 (1 (1直流伺服电机的特性及选用 (1 (2直流伺服电机与驱动 (2 (3PWM直流调速驱动系统原理 (3 2.交流(AC伺服电机及其驱动 (4 直流(DC与交流(AC伺服电机及驱动 1.直流(DC伺服电机及其驱动 (1直流伺服电机的特性及选用 直流伺服电机通过电刷和换向器产生的整流作用,使磁场磁动势和电枢电流磁动势正交,从而产生转矩。其电枢大多为永久磁铁。 直流伺服电机具有较高的响应速度、精度和频率,优良的控制特性等优点。但由于使用电刷和换向器,故寿命较低,需要定期维修。 20世纪60年代研制出了小惯量直流伺服电机,其电枢无槽,绕组直接粘接固定在电枢铁心上,因而转动惯量小、反应灵敏、动态特性好,适用于高速且负载惯量较小的场合,否则需根据其具体的惯量比设置精密齿轮副才能与负载惯量匹配,增加了成本。 直流印刷电枢电动机是一种盘形伺服电机,电枢由导电板的切口成形,导体的线圈端部起换向器作用,这种空心式高性能伺服电机大多用于工业机器人、小型NC 机床及线切割机床上。
宽调速直流伺服电机的结构特点是励磁便于调整,易于安排补偿绕组和换向极,电动机的换向性能得到改善,成本低,可以在较宽的速度范围内得到恒转速特性。永久磁铁的宽调速直流伺服电机的结构如下图所示。有不带制动器a和带制动器b两种结构。 电动机定子(磁钢1采用矫顽力高、不易去磁的永磁材料(如铁氧体永久磁铁、转子(电枢2直径大并且有槽,因而热容量大,结构上又采用了通常凸极式和隐极式永磁电动机磁路的组合,提高了电动机气隙磁通密度。同时,在电动机尾部装有高精密低纹波的测速发电机,并可加装光电编码器或旋转变压器及制动器,为速度环提供了较高的增量,能获得优良的低速刚度和动态性能。 日本发那科(FANUC公司生产的用于工业机器人、CNC机床、加工中心(MC 的L系列(低惯量系列、M系列(中惯量系列和H系列(大惯量系列直流伺服电机。其中L系列适合于频繁启动、制动场合应用,M系列是在H系列的基础上发展起来的,其惯量较H系列小,适合于晶体管脉宽调制(PWM驱动,因而提高了整个伺服系统的频率响应。而H系列是大惯量控制用电动机,它有较大的输出功率,采用六相全波
伺服系统设计.
辽宁工程技术大学《电力拖动自动控制系统》课程设计 目录 1、前言 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计内容 (1) 2、伺服系统的基本组成原理及电路设计 (2) 2.1伺服系统基本原理及系统框图 (2) 2.2 伺服系统的模拟PD+数字前馈控制 (4) 2.3 伺服系统的程序 (6) 3、仿真波形图 (9) 结论 (12) 心得与体会 (13) 参考文献 (14)
1、前言 1.1设计目的 1、使学生进一步掌握电力拖动自动控制系统的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力； 2、使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力； 3、熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。 1.2设计内容 1、分析和设计具有三环结构的伺服系统，用绘图软件（matlab）画原理图还有波形图； 2、分析并理解具有三环结构的伺服系统原理。
2、伺服系统的基本组成原理及电路设计 2.1伺服系统基本原理及系统框图 伺服系统三环的PID控制原理: 以转台伺服系统为例,其控制结构如图2-1所示,其中r为框架参考角位置输入信号, 为输出角位置信号. 图2-1 转台伺服系统框图 伺服系统执行机构为典型的直流电动驱动机构,电机输出轴直接与负载-转动轴相连,为使系统具有较好的速度和加速度性能,引入测速机信号作为系统的速度反馈,直接构成模拟式速度回路.由高精度圆感应同步器与数字变换装置构成数字式角位置伺服回路. 转台伺服系统单框的位置环,速度环和电流环框图如图2-2,图2-3和图2-4所示. 图2-2 伺服系统位置环框图 图2-3 伺服系统速度环框图
伺服驱动系统设计方案教学总结
伺服驱动系统设计方案 伺服电机的原理： 伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。定子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间相差90°电角度。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动控制的u／V／W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度{线数)。 伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，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。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作用：伺服电机,可使控制速度,位置精度非常准确。 交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转”现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点： 1、起动转矩大 由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。 图3 伺服电动机的转矩特性
LG马扎克数控车床刀塔原点设置
LGMAZAK伺服刀塔原点丢失故障处理方法 4.1 利用操作面板和软体键来恢复原点 利用操作面板和软体键来恢复原点的处理步骤如下： (1)在手动状态下，按“刀箱拆散”使刀塔处于松开状态。 (2)同时按“MACHINE”→“OPTION”→“MFI+TURRET MODE”，使“TuRRET MODE”菜单反转显示。 (3)按手动转动刀具让刀具编号1的位置向主轴中心线方向移动。通过目测使刀盘和刀塔底座的上面基本对正。在操作过程中最好把1号刀装上中心钻，这样便于对正位置。 (4)再次选择“TURRET MODE”，使反转解除。 (5)选择“刀箱拆散”，将刀塔锁紧，此时要确认刀塔是否能顺利锁紧。锁紧时，如果发出异常声音或者振动时，需从步骤(1)开始重新操作。 (6)再次选择“刀箱拆散”使刀塔处于松开状态。 (7)再次同时按“MFI+TURRET MODE”，使菜单反显。 (8)选中“POSlTlON SET”，然后按刀塔旋转按扭，刀塔旋转．到达最初位置时会自动停止，参考点绝对位置即可确定。 (9)执行步骤(6)。 (10)执行步骤(4)。 (11)执行步骤(5)。 (12)选择“TURRET MODE”，使反转解除。 (13)选择“刀箱拆散”，将刀塔锁紧。 (14)关NC电源，断总电源开关。 再度通电，确认刀塔转动是否正常。 4.2 利用MR—J2—100CT软件来恢复原点 利用软件设定刀塔原点，需要知道刀塔丢失的是机械原点还是电气原点。电气原点丢失是非法断电引起的机床记忆原点丢失，刀塔实际机械位置正确；机械原点丢失是刀塔实际机械位置偏离。 4.2.1 电气原点设定 电气原点设定步骤如下： (1)在HOME模式下点刀箱拆散，使之红色反衬显示。 (2)将鼠标置于位置画面左下角，调出Windows(开始]菜单．按顺序选择[程序]→(MR—J2
伺服电机驱动控制器
目录 一、伺服驱动概述 (1) 二、本产品特性 (2) 三、电路原理图及PCB版图 (4) 四、电路功能模块分析 (4) 五、焊接（附元件清单） (14) 六、编者设计体会 (16)
一．伺服驱动概述 1. 伺服电机的概念 伺服电机是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，作为一种执行元件，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，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机是可以连续旋转的电－机械转换器，直流伺服电机的输出转速与输入电压成正比，并能实现正反向速度控制。 2.伺服电机分类 普通直流伺服电动机 直流伺服电机 { 低惯量直流伺服电动机 直流力矩电动机 3. 控制系统对伺服电动机的基本要求 宽广的调速范围 机械特性和调节特性均为线性 无“自转”现象 快速响应 控制功率小、重量轻、体积小等。 4. 直流伺服电机的基本特性 （1）机械特性在输入的电枢电压Ua保持不变时，电机的转速n随电磁转矩M 变化而变化的规律，称直流电机的机械特性 （2）调节特性直流电机在一定的电磁转矩M（或负载转矩）下电机的稳态转速n随电枢的控制电压Ua变化而变化的规律，被称为直流电机的调节特性 （3）动态特性从原来的稳定状态到新的稳定状态，存在一个过渡过程，这就是直流电机的动态特性 5. 直流伺服电机的驱动原理 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 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。无刷直流伺服电机电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护不存在碳刷损耗的情况，效率很高，运行温度低噪音小，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境
伺服控制系统(设计)
第一章伺服系统概述 伺服系统是以机械参数为控制对象的自动控制系统。在伺服系统中，输出量能够自动、快速、准确地跟随输入量的变化，因此又称之为随动系统或自动跟踪系统。机械参数主要包括位移、角度、力、转矩、速度和加速度。 近年来，随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术、现代控制技术、材料技术的快速发展以及电机制造工艺水平的逐步提高，伺服技术已迎来了新的发展机遇，伺服系统由传统的步进伺服、直流伺服发展到以永磁同步电机、感应电机为伺服电机的新一代交流伺服系统。 目前，伺服控制系统不仅在工农业生产以及日常生活中得到了广泛的应用，而且在许多高科技领域，如激光加工、机器人、数控机床、大规模集成电路制造、办公自动化设备、卫星姿态控制、雷达和各种军用武器随动系统、柔性制造系统以及自动化生产线等领域中的应用也迅速发展。 1.1伺服系统的基本概念 1.1.1伺服系统的定义 “伺服系统”是指执行机构按照控制信号的要求而动作，即控制信号到来之前，被控对象时静止不动的；接收到控制信号后，被控对象则按要求动作；控制信号消失之后，被控对象应自行停止。 伺服系统的主要任务是按照控制命令要求，对信号进行变换、调控和功率放大等处理，使驱动装置输出的转矩、速度及位置都能灵活方便的控制。
1.1.2伺服系统的组成 伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。它由检测部分、误差放大部分、部分及被控对象组成。 1.1.3伺服系统性能的基本要求 1）精度高。伺服系统的精度是指输出量能复现出输入量的精确程度。 2）稳定性好。稳定是指系统在给定输入或外界干扰的作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。 3）快速响应。响应速度是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。 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。 5）低速大转矩。在伺服控制系统中，通常要求在低速时为恒转矩控制，电机能够提供较大的输出转矩；在高速时为恒功率控制，具有足够大的输出功率。 6）能够频繁的启动、制动以及正反转切换。 1.1.4 伺服系统的种类 伺服系统按照伺服驱动机的不同可分为电气式、液压式和气动式三种；按照功能的不同可分为计量伺服和功率伺服系统，模拟伺服和功率伺服系统，位置
12刀位盘型伺服刀塔的设计
目录 引言 (1) 第1章绪论 (3) 1.1国内外数控车床的研究状况与成果 (3) 1.2数控刀架的发展趋势 (4) 1.3 数控转塔刀架的开发应用 (4) 第2章数控车床自动换刀装置 (6) 2.1概述 (6) 2.2 刀具自动换刀形式 (7) 2.3 数控车床刀架的功能、类型和满足的要求 (8) 2.3.1数控车床刀架的功能 (9) 2.3.2数控机床刀架的类型 (9) 2.3.3数控机床刀架应满足的要求 (10) 第3章 12刀位盘型伺服刀塔的总体方案设计 (12) 3.1调查研究与资料收集 (12) 3.1.1 课题的调查研究 (12) 3.1.2资料收集 (12) 3．2盘型伺服刀塔的整体方案设计与选择 (12) 3.2.1 盘型伺服刀塔的整体方案设计 (12) 3.2.2液压驱动的刀架工作原理 (13) 3.2.3 刀架定位精度及重复定位精度 (14)
3.3盘型伺服刀塔传动部分方案设计 (14) 3.4 盘型伺服刀塔的分度机构方案设计 (15) 3.5盘型伺服刀塔动力刀具方案设计 (17) 3.5.1 齿轮传动的分类和特点 (17) 3.5.2 齿轮传动类型选择的原则 (18) 第4章典型零件的设计和选用 (19) 4.1 盘型伺服刀塔传动部分 (19) 4.1.1 刀架轴的结构设计及计算[10] (19) 4.1.2 液压缸的设计 (20) 4.1.3 碟形弹簧的计算及选用[10] (22) 4.1.4 轴承的选用 (24) 4.1.5 端齿盘的选用 (25) 4.2 动力刀塔的分度机构部分 (27) 4.2.1伺服电机的选用 (28) 4.2.2凸轮机构的选用及计算 (32) 4.3 盘型伺服刀塔动力刀具部分 (33) 4.3.1交流伺服电动机的选择 (34) 4.3.2 齿轮设计计算及选用 (35) 4.3.3 轴承的选用 (37) 第5章12位盘型伺服刀塔三维制作 (38) 5.1 典型零部件实体制作 (38) 5.1.1刀架轴的实体制作 (38)
数控车床刀塔原理及改造
数控车床刀塔原理及改造 【摘要】本文主要介绍电动刀塔的结构和液压刀塔的改造。MJ-460数控刀塔原采用的电动刀塔，发生故障后，严重影响生产，采用国产液压刀塔成功地实现了进口意大利DUPLOMATIC电动刀塔的国产化改造，而且早期引进的数控车床刀塔大部分已经到达使用寿命，本次改造极大的提高了生产效率。 【关键词】刀塔；控制方式；可编程控制器 1.数控车床刀塔改造 MJ-460数控刀塔原采用的电动刀塔故障后，严重影响生产的情况，尤其是早期引进的数控车床刀塔大部分已经到达使用寿命，改造极大的提高了生产效率。 1.1 液压刀塔的工作原理及控制方式 结合图1.1举例说明一个8工位液压刀塔的工作原理。例如由一号刀换到四号刀。电磁阀A通电，刀盘松开。确认刀盘锁紧信号G没有感应，（刀盘已松开）电磁阀B通电液压马达带动刀盘开始旋转。开始刀位信号检测，当刀塔到达四号刀时，通过软件进行奇偶校验检测正确，电磁阀B立即断电刀塔旋转停止。 电磁阀A断电刀盘锁紧，刀盘锁紧信号G得到，确认刀盘锁紧，换刀过程结束[1]。 1.2 液压刀塔的控制方式 该液压刀塔的刀号识别：三个接近开关的状态排列组合代表不同的刀号，根据接近开关的状态确认当前的刀位。并通过相应电磁阀来执行控制的动作。（如表1.2是刀号与接近开关的对应关系表） 2.数控车床刀塔PMC控制程序编写 2.1 PMC编写过程 （1）将数控机床的PMC程序，使用CF卡从数控机床的ROM中传出。 （2）将PMC中原来的刀塔控制部分删除，重新编写刀塔的控制程序。 （3）将编写好的程序重新传入机床，对机床进行调试。使之符合要求，完成改造任务。 2.2 机床的PMC硬件
电液伺服控制系统的设计
。 电液伺服控制系统的设计与仿真 引言 电液伺服系统具有响应速度快、输出功率大、控制精确性高等突出优点，因而在航空航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到广泛应用。随着电液伺服阀的诞生，使液压伺服技术进入了电液伺服时代，其应用领域也得到广泛的扩展。随着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真要求的不断提高，传统的利用微分方程和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。因此，利用AMESim、Matlab／Simulink等仿真软件对电液伺服控制系统进行动态仿真，对于改进系统的设计以及提高液压系统的可靠性都具有重要意义。 1 液压系统动态特性研究概述 随着液压技术的不断发展与进步和应用领域与范围的不断扩大，系统柔性化与各种性能要求更高，采用传统的以完成执行机构预定动作循环和限于系统静态性能的系统设计远远不能满足要求。因此，现代液压系统设计研究人员对系统动态特性进行研究，了解和掌握液压系统动态工作特性与参数变化，以提高系统的响应特性、控制精度以及工作可靠性，是非常必要的。 液压系统动态特性简述 … 液压系统动态特性是其在失去原来平衡状态到达新的平衡状态过程中所表现出来的特性，原因主要是由传动与控制系统的过程变化以及外界干扰引起的。在此过程中，系统各参变量随时间变化性能的好坏，决定系统动态特性的优劣。系统动态特性主要表现为稳定性（系统中压力瞬间峰值与波动情况）以及过渡过程品质（执行、控制机构的响应品质和响应速度）问题。 液压系统动态特性的研究方法主要有传递函数分析法、模拟仿真法、实验研究法和数字仿真法等。数字仿真法是利用计算机技术研究液压系统动态特性的一种方法。先是建立液压系统动态过程的数字模型——状态方程，然后在计算机上求出系统中主要变量在动态过程的时域解。该方法适用于线性与非线性系统，可以模拟出输入函数作用下系统各参变量的变化情况，从而获得对系统动态过程直接、全面的了解，使研究人员在设计阶段就可预测液压系统动态性能，以便及时对设计结果进行验证与改进，保证系统的工作性能和可靠性，具有精确、适应性强、周期短以及费用低等优点。 仿真环境简介 基于Matlab平台的Simulink是动态系统仿真领域中著名的仿真集成环境，它在众多领域得到广泛应用。Simulink借助Matlab的计算功能，可方便地建立各种模型、改变仿真参数，有效解决了仿真技术中的问题。Simulink提供了交互的仿真环境，既可通过下拉菜单进行仿真，也可通过命令进行仿真。虽然Simulink提供了丰富的模块库，但是在Matlab／Simulink下对液压系统进行建模及仿真需要做很多简化工作，而模型的简化使得仿真结果往往出现一定的误差。AMESim (Advanced Modeling Environment for Simulation of Engineering Systems)是法国IMAGINE公司开发的一套高级仿真软件。它是一个图形化的开发环境，用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。AMESim的特点是面向工程应用从而使其成为
喷绘机伺服驱动系统设计
第四章 喷绘机伺服驱动系统设计 4.1 喷绘机伺服驱动系统原理 4.1.1 喷绘机原理概述 电脑雕刻机和喷绘机都是大型喷墨打印机。喷绘机按工作原理可分为固体喷墨和液体喷墨两种，当今主流的喷墨打印机为液体喷绘机打印机。电脑雕刻 喷墨方式可分为雕刻机气泡式与液体压电式。气泡技术是通过加热喷嘴，使墨水产生气泡，喷到打印介质上的。墨水在高温下易发生化学变化，性质不稳定，所以打出的色彩真实性就会受到一定程度的影响；另一方面由于印花机墨水是通过气泡喷出的，刻字机墨水微粒的方向性与体积大小不好掌握，写真机打印线条边缘容易参差不齐，一定程度的影响了打印质量。压电式喷墨技术，墨水是由一个和热感应式喷墨技术类似的喷嘴所喷出，但是墨滴的形成方式是藉由缩小墨水喷出的电脑雕刻机区域来形成。而喷出区域的缩小，是藉由施加电压到喷出区内一个或多个压电板来控制的。由于微压电打印头技术是利用晶体加压时放电的特性，在常温状态下稳定的将墨水喷出。它有着对墨滴控制能力强的特点，容易实现1440dpi 的高精度打印质量，且微压电喷墨时无需加热，喷绘机墨水就不会因受热而发生化学变化，故大大降低了对墨水的要求。 4.1.2 喷绘机原理框图 原理框图如下： 三相交流电源 可熔断熔断器 松下驱动器 PCI 运动控制卡 伺服 电机 PC 总线 编 码 器 工作台生产机械 反馈信号
4.1.3 喷绘机原理单元介绍 （1）熔断器 熔断器是根据电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中，作为短路和过流保护是应用最普遍的保护器件之一。 熔断器是一种过电流保护电器。熔断器主要由熔体和熔管两个部分及外加填料等组成。使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，起到保护的作用。 （2）运动控制卡 运动控制卡是一种上位控制单元，可以控制伺服电机，是基于PC总线，利用高性能微处理器（如DSP ）及大规模可编程器件实现多个伺服电机的多轴协调控制的一种高性能的步进/伺服电机运动控制卡包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、D/A输出等功能，它可以发出连续的、高频率的脉冲串，通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度，改变发出脉冲的数量来控制电机的位置，它的脉冲输出模式包括脉冲/方向、脉冲/脉冲方式。脉冲计数可用于编码器的位置反馈，提供机器准确的位置，纠正传动过程中产生的误差。数字输入/输出点可用于语限位、原点开关等。产品广泛应用于工业自动化控制领域中需要精确定位、定长的位置控制系统和基于PC的NC控制系统。具体就是将实现运动控制的底层软件和硬件集成在一起，使其具有伺服电机控制所需的各种速度、位置控制功能。这些功能能通过计算机方便地调用。 运动控制卡不仅要发送脉冲给电机驱动器，同时接受伺服电机编码器反馈的脉冲数，还接受光栅尺反馈信号，进而控制伺服电机的转速。伺服驱动器既要与运动控制卡有数据线连接，其本身还要连接插座电源。 如果你的运动控制卡时比较好的卡，伺服刷新率可以达到要求，可以把编码器反馈直接接到运动控制卡，形成一个整体的闭环。若对对精度有很高的要求可以用双闭环，运动控制卡就是根据要求x-y平台运行的位置，控制电机运动到准确的位置。
刀塔技术专题,伺服动力,动力伺服刀,转塔刀塔类技术资料
刀塔技术专题,伺服动力,动力伺服刀,转塔刀塔类技术资料[AT13140-0034-0001] 具有刀盘角度定位装置的车床伺服刀塔 [摘要] 一种具有刀盘角度定位装置的车床伺服刀塔，包括在一车床伺服刀塔上设置驱动部与刀盘部；此刀盘部是设置刀盘旋转轴带动位于刀盘承座上的刀盘，此刀盘承座具有相互垂直的纵向滑道及横向滑道；刀盘旋转轴具有数个围绕于其径向部位的角度定位槽；一刀盘角度定位装置是设置电磁驱动部控制纵向推动元件与横向推动元件，使纵向推动元件可于纵向滑道内滑动；并推动横向定位元件于相对应的横向滑道内滑动；使横向定位元件上的角度定位件与相对应的角度定位槽相互嵌卡，而将该刀盘固定于预定的旋转角度。本实用新型可准确的将刀盘部停止于预定角度。[AT13140-0040-0002] 旋转刀塔 [摘要] 本实用新型涉及一种用于数控车床车、铣、复合刀塔及加工中心机转塔式的旋转刀塔，它包括刀塔，所述刀塔中的一字形扁头刀柄座与导向座上的一字形导槽配合且沿导向座旋转转动。优点：一是V型槽刀柄更换时间短、速度快且便于更换；二是可安装多轴器及更换多轴器的功能，其钻孔、攻牙可一次性完成，作业时间缩短，大幅提高加工效率；三是承载力大、结构刚性好、使用寿命长、加工简单、制造成本低，便于设备维护、保养及维修的优点；四是旋转精度高，稳定性能佳。 [AT13140-0035-0003] 电气液复合自动刀塔 本实用新型涉及一种电气液复合自动刀塔，包括机座，其特征在于：所述机座内仅设有一根轴即主轴，所述主轴中部与机座上的缸体配合形成环形内腔，所述主轴中部外周对应连接有圆环形活塞使缸体内腔被分割成可与进、排气或液压管路连通的进、排气或液压腔，以实现圆环形活塞带动主轴做轴向往复运动，所述主轴一端连接有用于可安装多把刀具的刀盘，另一端设有主轴旋转驱动装置，所述刀盘和圆环形活塞之间的主轴外周部上设有两个可相对啮合和分离的端齿盘，靠近刀盘的端齿盘与主轴连接，另一端齿盘连接在机座上。本实用新型结构紧凑、传动机构简单、体积小，利用气或液压推动活塞缸实现主轴的轴向往复运动，污染小。 [AT13140-0048-0004] 立式液压伺服刀塔 [摘要] 一种立式液压伺服刀塔，壳体内有圆柱形腔体，腔体口有固定端齿盘，固定端齿盘与腔体之间有圆环形液压缸，腔体内有刀盘轴，刀盘轴的前端连有刀盘，刀盘上有活动端齿盘，刀盘轴的后端连有直齿轮，刀盘轴上有环形活塞，壳体上有与刀盘轴平行的蜗轮轴，蜗轮轴上有蜗轮和与刀盘轴直齿轮啮合的直齿轮，壳体上有与上述蜗轮相啮合的蜗杆，蜗杆连有伺服电机。本实用
《伺服控制系统课程设计》
《伺服控制系统课程设计》 指导书 ?动化与电??程学院 ?零??年??
?、伺服控制系统课程设计的意义、?标和程序 (3) ?、伺服控制系统课程设计内容及要求 (5) 三、考核?式和报告要求 (11)
?、伺服控制系统课程设计的意义、?标和程序 （?）伺服控制系统程设计的意义 伺服控制系统课程设计是?动化专业?才培养计划的重要组成部分，是实现培养?标的重要教学环节，是?才培养质量的重要体现。通过伺服控制系统课程设计，可以培养考??所学基础课及专业课知识和相关技能，解决具体的?程问题的综合能?。本次课程设计要求考?在指导教师的指导下，独?地完成伺服控制系统的设计和仿真，解决与之相关的问题，熟悉伺服控制系统中控制器设计与整定、电机建模和仿真和其他检测装置的选型以及?程实践中常?的设计?法，具有实践性、综合性强的显著特点。因?对培养考?的综合素质、增强?程意识和创新能?具有?常重要的作?。 伺服控制系统课程设计是考?在课程学习结束后的实践性教学环节；是学习、深化、拓宽、综合所学知识的重要过程；是考?学习、研究与实践成果的全?总结；是考?综合素质与?程实践能?培养效果的全?检验；也是?向?程教育认证?作的重要评价内容。 （?）课程设计的?标 课程设计基本教学?标是培养考?综合运?所学知识和技能，分析与解决?程实际问题，在实践中实现知识与能?的深化与升华，同时培养考?严肃认真的科学态度和严谨求实的?作作风。使考?通过综合课程设计在具备?程师素质??更快地得到提?。对本次课程设计有以下???的要求: 1.主要任务 本次任务在教师指导下，独?完成给定的设计任务，考?在完成任务后应编写提交课程设计报告。 2.专业知识
液压伺服系统设计
液压伺服系统设计 液压伺服系统设计 在液压伺服系统中采用液压伺服阀作为输入信号的转换与放大元件。液压伺服系统能以小功率的电信号输入，控制大功率的液压能（流量与压力）输出，并能获得很高的控制精度和很快的响应速度。位置控制、速度控制、力控制三类液压伺服系统一般的设计步骤如下： 1）明确设计要求：充分了解设计任务提出的工艺、结构及时系统各项性能的要求，并应详细分析负载条件。 2）拟定控制方案，画出系统原理图。 3）静态计算：确定动力元件参数，选择反馈元件及其它电气元件。 4）动态计算：确定系统的传递函数，绘制开环波德图，分析稳定性，计算动态性能指标。 5）校核精度和性能指标，选择校正方式和设计校正元件。 6）选择液压能源及相应的附属元件。 7）完成执行元件及液压能源施工设计。 本章的内容主要是依照上述设计步骤，进一步说明液压伺服系统的设计原则和介绍具体设计计算方法。由于位置控制系统是最基本和应用最广的系统，所以介绍将以阀控液压缸位置系统为主。 4.1 全面理解设计要求 4.1.1 全面了解被控对象 液压伺服控制系统是被控对象—主机的一个组成部分，它必须满足主机在工艺上和结构上对其提出的要求。例如轧钢机液压压下位置控制系统，除了应能够承受最大轧制负载，满足轧钢机轧辊辊缝调节最大行程，调节速度和控制精度等要求外，执行机构—压下液压缸在外形尺寸上还受轧钢机牌坊窗口尺寸的约束，结构上还必须保证满足更换轧辊方便等要求。要设计一个好的控制系统，必须充分重视这些问题的解决。所以设计师应全面了解被控对象的工况，并综合运用电气、机械、液压、工艺等方面的理论知识，使设计的控制系统满足被控对象的各项要求。 4.1.2 明角设计系统的性能要求 1）被控对象的物理量：位置、速度或是力。 2）静态极限：最大行程、最大速度、最大力或力矩、最大功率。 3）要求的控制精度：由给定信号、负载力、干扰信号、伺服阀及电控系统零飘、非线性环节（如摩擦力、死区等）以及传感器引起的系统误差，定位精度，分辨率以及允许的飘移量等。 4）动态特性：相对稳定性可用相位裕量和增益裕量、谐振峰值和超调量等来规定，响应的快速性可用载止频率或阶跃响应的上升时间和调整时间来规定； 5）工作环境：主机的工作温度、工作介质的冷却、振动与冲击、电气的噪声干扰以及相应的耐高温、防水防腐蚀、防振等要求； 6）特殊要求；设备重量、安全保护、工作的可靠性以及其它工艺要求。 4.1.3 负载特性分析 正确确定系统的外负载是设计控制系统的一个基本问题。它直接影响系统的组成和动力元件参数的选择，所以分析负载特性应尽量反映客观实际。液压伺服系统的负载类型有
12刀位星型伺服刀塔设计毕业论文设计(可编辑)
12刀位星型伺服刀塔设计毕业论文设计 目录 前言 1 1 绪论3 1.1 数控机床发展历程以及国内外发展现状的思考 3 1.2 数控机床的发展趋势 4 1.3 研究方法 5 1.4 设计内容 5 2 运动学与动力学计算9 2.1 伺服电机的选择计算9 2.1.1选择电动机的类型9 2.1.2选择电动机的功率9 2.2 计算总传动比及分配各级传动比10 2.3 计算传动装置的运动和动力参数11 2.3.1计算各齿轮的转速11 2.3.2计算各齿轮的功率12 2.3.3计算各齿轮的转矩12 3 传动零件的设计计算13 3.1 齿轮的设计计算13 3.1.1电机到刀盘的传动链的设计计算 13
3.1.2电机到刀具的传动链的设计计算 20 3.2 轴的设计计算 30 3.2.1轴1的设计计算 30 3.2.2轴2的设计计算 33 3.2.3轴3的设计计算 34 3.3 刀盘的设计36 4液压系统的设计与计算38 4.1 液压油泵的选择38 4.2 液压缸的设计 38 4.2.1 选择液压缸类型38 4.2.2液压缸主要尺寸的计算38 4.3 拟定液压系统图40 5箱体的设计与计算41 5.1 确定箱体内传动件轮廓及其相对位置41 5.2 箱体内壁位置的确定42 5.3 箱体主要结构尺寸的确定42 总结44 致谢45 参考文献46 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下
进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名: 日期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名: 日期: 学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 日期:年月日
伺服驱动系统设计方案
?、伸缩缝损坏现状 伺服驱动系统设计方案 伺服电机的原理: 伺服的基本概念是准确、精确.快速定位。与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。；^^子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间柑差90°电角度。 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动控制的U/V/W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反惯值与目标值进行比较，调整转子转动的角度0伺服电机的精度决世于编码器的精度｛线数）。 伺服电动机又称执行电动机?在自动控制系统中，用作执行元件，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.其主要特点是，当信号电压为零时无自转现彖.转速随着转矩的增加而匀速下降作用：伺服电机/可使控制速度，位置精度非常准确。 交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转"现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时.如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。 交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点: lx起动转矩大 由于转子电阻大，苴转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2 相比，有明显的区别。它可使临界转差率so>r这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩0因此，当;^子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度髙的特点。
伺服驱动器硬件设计
伺服驱动器的硬件设计 永磁同步电机伺服驱动器的硬件由控制部分和功率部分组成，控制电路以ARM为控制核心，包括编码器接口电路、外围接口电路等等。控制电路实现以下功能：获得相关指令信号和反馈信号，运行矢量控制算法，生成用于控功率模块的PWM信号。功率电路包括整流电路、逆变电路、能耗制动电路、电流采样电路、功率模块及其驱动电路、辅助电源等，用以实现能量的交流-直流-交流形式变换，驱动电机实现对电机力矩、速度、位置的精确控制。 一、编码器接口电路 本系统针对采用增量式编码器的伺服电机设计，增量式编码器共有六对差分输出信号：A+-、B+-、Z+-、U+-、V+-、W+-，如下图所示6对差分信号的处理电路，其中选用了芯片AM26C32芯片。 器接口电路首先由AM26C32解差分，然后再由后经过RC低通滤波电路进行整形，得到3.3V 电平的单端信号。最后得到的Y_A-、Y_B-、Y_Z-输出到XMC4500，以获得电机的位置和速度信息，Y_U-、Y_V-、Y_W-输出给单片机以获得伺服电机的初始相角信息。 二、主回路设计 本系统主要是采用交-直-交电压型逆变的器的形式，主要有不控整流电路滤波电容、电流检测电路、只能功率模块（IPM）及电流采样电路。主回路的结构框图如下：
(一)整流电路设计 本系统采用的是电容滤波的单相不可控整流电路，这部分电路由输入保护电路、整流桥如下图所示： 主回路侧有220V交流进来先接一个2A断路器，以防止过电流，起到保护作用。然后安规电容增加3个安全电容来抑制EMI传导干扰。交流电源输入分为3个端子：火线（L）/零线（N）/地线（G）。在火线和地线之间以及在零线和地线之间并接的电容，一般统称为Y电容。这两个Y电容连接的位置比较关键，必须需要符合相关安全标准，以防引起电子设备漏电或机壳带电，容易危及人身安全及生命。它们都属于安全电容，从而要求电容值不能偏大，而耐压必须较高，Y电容的取值为4700PF。在火线和零线抑制之间并联的电容,一般称之为X 电容。由于这个电容连接的位置也比较关键,同样需要符合相关安全标准。X电容同样也属于安全电容之一。根据实际需要,X电容的容值允许比Y电容的容值大,但此时必须在X电容的两端并联一个安全电阻,用于防止电源线拔插时,由于该电容的充放电过程而致电源线插头长时间带电。选X2电容,电容值为0.47uF. (二)储能稳压及滤波电路 (三)功率模块及其驱动和保护电路 三、辅助电源设计
LGMAZAK伺服刀塔原点丢失故障处理方法
1 LGMAZAK伺服刀塔的工作过程 LGMAZAK生产的QT200系列数控车床，其刀塔采用绝对值编码器进行位置反馈的半闭环伺服控制系统，用3.6V锂电池记忆刀塔位置数据。数控车床刀台采用伺服分度、牙盘定位的结构。刀塔的工作过程是：刀塔在不旋转时，由液压缸锁定在刀塔体上，此时分度盘相互啮合，刀具得以正确分度和定位。一旦收到数控系统发出的换刀指令，分度盘解除啮合，刀盘松开，在伺服电机带动下旋转，编码器确认刀盘到达指定刀具位置后。电机停止旋转，刀盘再度被锁紧。 2 刀塔故障现象 LGMAZAK数控车刀塔采用的伺服单元为MR—J2—100CT，该伺服单元正常启动时，伺服单元上的LED显示如图1所示。 MR—J2—]OOCT内置了各种自诊断功能，如果自诊断功能检测到故障。指示灯将显示报警分类编号和报警号，其显示顺序如图2所示。当出现第一组报警显示S1—25时，说明发生绝对位置丢失，需要回原点。此时在显示器上可以看到下列两种现象：①如果执行换刀动作，机床出现272号报警，刀盘分度超时；②仔细观察显示器上的刀具资料，LGMAZAK在显示器上有关于刀具号码的显示，出报警刀具号码为0，而且只有这一个刀号。 3 刀塔故障产生的原因 3.1 后备电池失效 和所有的伺服驱动系统一样，伺服参数需要后备电池来保存，一旦电池电压降低，而没有在规定的时间内更换电池，数据就会丢失。 3.2 外界的干扰 机床在加工过程中，特别是在换刀过程中，如果出现外界干扰将会导致数据丢失。 3.3 突然断电 如果机床在换刀过程中突然断电，再开机时就会发现没有刀号，也就是数据丢失。
3.4误操作 LGMAZAK数控车床是基于WINDOWS系统下开发的，所有的刀具资料也就是WINDOWS下的一个文件，如果操作者误操 作删除了刀具资料，也会导致数据丢失。 4 故障的处理 4.1 利用操作面板和软体键来恢复原点 利用操作面板和软体键来恢复原点的处理步骤如下： (1)在手动状态下，按“刀箱拆散”使刀塔处于松开状态。 (2)同时按“MACHINE”→“OPTION”→“MFI+TURRET MODE”，使“TuRRET MODE”菜单反转显示。 (3)按手动转动刀具让刀具编号1的位置向主轴中心线方向移动。通过目测使刀盘和刀塔底座的上面基本对正。在操作过程中最好把1号刀装上中心钻，这样便于对正位置。 (4)再次选择“TURRET MODE”，使反转解除。 (5)选择“刀箱拆散”，将刀塔锁紧，此时要确认刀塔是否能顺利锁紧。锁紧时，如果发出异常声音或者振动时，需从步骤(1)开始重新操作。 (6)再次选择“刀箱拆散”使刀塔处于松开状态。 (7)再次同时按“MFI+TURRET MODE”，使菜单反显。 (8)选中“POSlTlON SET”，然后按刀塔旋转按扭，刀塔旋转．到达最初位置时会自动停止，参考点绝对位置即可确定。 (9)执行步骤(6)。 (10)执行步骤(4)。 (11)执行步骤(5)。 (12)选择“TURRET MODE”，使反转解除。 (13)选择“刀箱拆散”，将刀塔锁紧。 (14)关NC电源，断总电源开关。 再度通电，确认刀塔转动是否正常。 4.2 利用MR—J2—100CT软件来恢复原点 利用软件设定刀塔原点，需要知道刀塔丢失的是机械原点还是电气原点。电气原点丢失是非法断电引起的机床记忆原点丢失， 刀塔实际机械位置正确；机械原点丢失是刀塔实际机械位置偏离。 4.2.1 电气原点设定 电气原点设定步骤如下： (1)在HOME模式下点刀箱拆散，使之红色反衬显示。 (2)将鼠标置于位置画面左下角，调出Windows(开始]菜单．按顺序选择[程序]→(MR—J2一CT SetupSoftware3→CMR-J2-CT Setup Sohware3。 (3)打开CMR-J2-CT Setup Software3软件画面。 (4)选择轴：数控车床[Setup-Axis]→(Axisselect)→(TURRET3(刀塔)。 (5)选择Operation下拉菜单中的CJ093方式。 (6)点击Absolute position initial set(A)前方框，将该项目击活。 (7)单击[Origin—Set]后，点击[Normal Rot(.G](正转)，直到Initial set菜单下出现[Completion]。 (8)点击(End3关闭CTest—operation3画面，点击(File]→[End]退出(MR-J2-CT SETUP S—W)软件，刀盘电气原点记忆完成。 (9)刀箱锁紧，关闭机床电源及主电源。 (10)机床重新启动，确认画面显示刀号是否与实际刀号一致，如不一致，将1号刀位旋转到当前刀位，然后重复上述步骤。 4.2.2 机械原点调整
直流(DC)与交流(AC)伺服电机及驱动
目录 直流（DC）与交流（AC）伺服电机及驱动 (1) 1.直流(DC)伺服电机及其驱动 (1) （1）直流伺服电机的特性及选用 (1) （2）直流伺服电机与驱动 (2) （3）PWM直流调速驱动系统原理 (3) 2.交流(AC)伺服电机及其驱动 (4) 直流（DC）与交流（AC）伺服电机及驱动 1.直流(DC)伺服电机及其驱动 （1）直流伺服电机的特性及选用 直流伺服电机通过电刷和换向器产生的整流作用，使磁场磁动势和电枢电流磁动势正交，从而产生转矩。其电枢大多为永久磁铁。 直流伺服电机具有较高的响应速度、精度和频率，优良的控制特性等优点。但由于使用电刷和换向器，故寿命较低，需要定期维修。 20世纪60年代研制出了小惯量直流伺服电机，其电枢无槽，绕组直接粘接固定在电枢铁心上，因而转动惯量小、反应灵敏、动态特性好，适用于高速且负载惯量较小的场合，否则需根据其具体的惯量比设置精密齿轮副才能与负载惯量匹配，增加了成本。 直流印刷电枢电动机是一种盘形伺服电机，电枢由导电板的切口成形，导体的线圈端部起换向器作用，这种空心式高性能伺服电机大多用于工业机器人、小型NC机床及线切割机床上。 宽调速直流伺服电机的结构特点是励磁便于调整，易于安排补偿绕组和换向极，电动机的换向性能得到改善，成本低，可以在较宽的速度范围内得到恒转速特性。永久磁铁的宽调速直流伺服电机的结构如下图所示。有不带制动器a和带制动器b两种结构。 电动机定子(磁钢)1采用矫顽力高、不易去磁的永磁材料(如铁氧体永久磁铁)、转子(电枢)2直径大并且有槽，因而热容量大，结构上又采用了通常凸极式和隐极式永磁电动机磁路的组合，提高了电动机气隙磁通密度。同时，在电动机尾部装有高精密低纹波的测速发电机，并可加装光电编码器或旋转变压器及制动器，为速度环提供了较高的增量，能获得优良的低速刚度和动态性能。