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1、数控机床及应用 电子教案（64学时）数控机床及应用电子教案教师姓名授课形式讲授法+演示法+实验法学时6授课日期授课班级授课模块及项目名称模块1：数控车床项目3：数控车床伺服系统教学目标1.能够掌握步进电动机组成、工作原理。2.能够掌握步进驱动电路工作原理。3.能够掌握直流电动机工作原理。4.能够掌握交流电动机工作原理。5.能够了解步进电动机的主要特性。 教学重点 教学难点1.步进电动机组成、工作原理。2.步进驱动电路工作原理。3.直流电动机工作原理。4.步进电动机的主要特性。教学方法教学手段1.讲述数控车床伺服系统。2.借助多媒体课，数控车床综合试验台讲授，提高学生学习的兴趣，加深对所学内容的
2、理解。教学条件多媒体、数控车床课外作业查阅、收集数控车床资料备注授课主要内容 一、伺服系统的组成与分类进给伺服系统按有无位置检测和反馈以及检测装置的安装位置的不同，可分为开环控制、半闭环和闭环控制系统。二、伺服系统的基本要求根据机械切削加工的特点，数控机床对进给驱动有如下要求：1）进给调速范围要宽 2）位置精度要高3）速度响应要快 4） 低速大转矩 三、步进电动机及驱动电路 1.步进电动机的工作原理2.步进电动机的主要特性3.步进电动机的驱动控制4.步进电动机驱动电源四、直流伺服电机1.直流伺服电机基本结构2.直流伺服电机工作原理3.直流伺服电机类型4.直流电机的静态特性与控制方法五、交流伺服
3、电机1.交流伺服电机的类型2.永磁同步交流伺服电机结构3.交流伺服电动机工作原理六、项目实施 步进电动机驱动系统的调试及使用1.实施目标（1）掌握步进电动机的运行原理及其驱动系统的连接。（2）掌握步进电动机的性能特性及其与驱动器的关系。（3）了解步进电动机的驱动系统的加、减速特性。 2.仪器与设备：（1）57HS13型两相混合式步进电动机一台。（2）M535型两相双极性细分驱动器一台。（3）CZ-0.5型磁粉制动器（5N.m)一台。（4）光电编码器一只。（5）HED-2lS数控系统一套。（6）可安装于步进电动机轴上的惯量圆盘。 3.实施内容（1）把步进电动机安装于负载测试台上，松开与磁粉制动器
4、连接的联轴器，连接光电编码器与步进电动机。最后，按图1-50将57HS13型步进电动机、M535型步进电动机驱动器与HED-2lS数控系统连接起来。（2）HED-2lTF数控系统参数设置。按表1-3对步进电动机有关坐标轴参数进行设置。按表1-4设置硬件配置参数。表1 -3坐标轴参数参数名参数值伺服驱动型号46伺服驱动器部件号0最大跟踪误差0电动机每转脉冲数400伺服内部参数08伺服内部参数10伺服内部参数20伺服内部参数3、4、50快移加、减速时间常数0快移加速度时间常数0加工加、减速时间常数0加工加速度时间常数0表1-4 硬件配置参数名型号标识地址配置0配置1部件0530146000 （3）
5、M535步进电动机驱动器参数设置。 按驱动器前面板表格，将细分数设置为2，将电动机电流设置为57HS13步进电动机的额定电流。 （4）在线路和电源检查无误后，进行通电试运行，以手动或手摇脉冲发生器方式发送脉冲，控制电动机慢速转动和正、反转，在没有堵转等异常情况下，逐渐提高电动机转速。 （5）测定步进电动机的步距角。以手动方式发送单脉冲，从数控系统显示屏上记录工件实际坐标值，计算步进电动机的步距角： 计算每一步脉冲的实际坐标增量值，再按下式换算成实际步距角：有和可算出步距精度，再将记录和计算数据填1-53表：表1-5 步距精度脉冲列12345678910坐标值/mm实际步距角/()步距精度/(%)脉冲列11121314151617181920坐标值/mm实际步距角/()步距精度/(%)（6）测定步进电动机的静转矩特性。步进电动机处于锁定状态(即不发送脉冲给驱动器)时，用测力扳手或悬挂砝码给步进电动机施加外加转矩T，并读取对应的转子轴偏转角（根据记录的工件实际坐标值换算)，记录一组转矩T与偏转角的数据，直至最大转矩点。根据下式，计算步进电动机的静态刚度K。注意:由于在锁定状态时，驱动器电流自动减半，实际静态刚度还可能增大一倍。将记录和计算的数据填入下表1-6中。表1-6 步进电动机静刚度坐标值/mm实际步距角/()转矩值/(Nm)静态刚度/(Nm()