第二節(jié)開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)第一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四6.2.1步進(jìn)電機(jī)工作原理按電磁吸引原理工作（以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例）反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的定子上有磁極，每個(gè)磁極上有激磁繞組，轉(zhuǎn)子無繞組，有周向均布的齒，依靠磁極對(duì)齒的吸合工作。6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)定子轉(zhuǎn)子定子繞組第三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)AB定子轉(zhuǎn)子IAIBIC兩個(gè)相對(duì)的磁極組成一相。注意：這里的“相”和三相交流電中的“相”的概念不同。步進(jìn)電機(jī)通的是電脈沖，主要是指線圖的聯(lián)接和組數(shù)的區(qū)別。第四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四1．根據(jù)相數(shù)分類有三、四、五、六相等，相數(shù)越多，步距角越小，通電方式采用m相m拍、雙m拍和m相2m拍，m相m拍和m相2m拍通電方式中，可采用一/二相、二／三相轉(zhuǎn)換通電，如五相步進(jìn)電機(jī)，五相十拍的二／三相轉(zhuǎn)換方式：AB→ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB6.2.3步進(jìn)電機(jī)的分類

6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四根據(jù)定子與轉(zhuǎn)子間磁場(chǎng)建立方式，可分：反應(yīng)式、永磁反應(yīng)式（混合式）兩類。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)：定子有多相磁極，其上有勵(lì)磁繞組，轉(zhuǎn)子無繞組，用軟磁材料制成，由被勵(lì)磁的定子繞組產(chǎn)生反應(yīng)力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行永磁反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)：定子結(jié)構(gòu)與反應(yīng)式相似，轉(zhuǎn)子用永磁材料制成或有勵(lì)磁繞組、由電磁力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行。2．根據(jù)產(chǎn)生力矩的原理分類

6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四可將步進(jìn)電機(jī)分兩類：伺服步進(jìn)電機(jī)功率步進(jìn)電機(jī)伺服步進(jìn)電機(jī)（快速步進(jìn)電機(jī)），輸出力矩在幾十～數(shù)百N·m，只能帶動(dòng)小負(fù)載，加上液壓扭矩放大器可驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)。功率步進(jìn)電機(jī)輸出力矩在5～50N·m以上，能直接驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)。

3．根據(jù)輸出力矩的大小分類

6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)4．根據(jù)結(jié)構(gòu)分類

步進(jìn)電機(jī)可制成軸向分相式（多段式）徑向分相式（單段式）

第八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的工作方式(通電順序)可分為：三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等。1）三相單三拍：（1）三相繞組聯(lián)接方式：Y型（2）三相繞組中的通電順序?yàn)椋篈相?

B相?

C相通電順序也可以為：

A相?

C相?

B相

第九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)1）三相單三拍工作方式：第十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)B'A'CC'BA3412A相通電使轉(zhuǎn)子1、3齒和AA'對(duì)齊B'A'CC'BA3412BB'A'CC'AB相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒和B相軸線對(duì)齊CC相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒和C相軸線對(duì)齊3412ABC1324ABC1324A第十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)三相單三拍的特點(diǎn)：（1）每來一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過30°。（2）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的順序。（3）每次定子繞組只有一相通電，在切換瞬間失去自鎖轉(zhuǎn)矩，容易產(chǎn)生失步，只有一相繞組產(chǎn)生力矩吸引轉(zhuǎn)子，在平衡位置易產(chǎn)生振蕩。第十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)2)三相六拍工作方式通電順序?yàn)椋篈?AB?B?BC?C?CA?A

六拍。第十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四通電順序A→AB→B→BC→C→CA→A…（逆時(shí)針）A→AC→C→BC→B→CA→A…（順時(shí)針）每步轉(zhuǎn)過15°，步距角是三相三拍工作方式的一半，特點(diǎn)：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中始終有一相定子繞組通電，運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)。

6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四3)雙三拍工作方式定子繞組通電順序?yàn)锳B→BC→CA→AB…（轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）AC→BC→CA→…（轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)）有兩對(duì)磁極同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子的兩對(duì)齒進(jìn)行吸引，每步仍旋轉(zhuǎn)30°。特點(diǎn)：始終有一相定子繞組通電，工作比較平穩(wěn)。避免了單三拍通電方式的缺點(diǎn)6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四實(shí)際上步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子齒數(shù)很多，齒數(shù)越多，步距角越小6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)為改善運(yùn)行性能，定子磁極上的齒的齒距與轉(zhuǎn)子的齒距相同，但各極的齒依次與轉(zhuǎn)子的齒錯(cuò)開齒距的1／m（m電機(jī)相數(shù)）。每次定子繞組通電狀態(tài)改變時(shí)，轉(zhuǎn)子只轉(zhuǎn)過齒距的1／m（如三相三拍）或1／2m（如三相六拍）達(dá)到新的平衡位置。第十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)齒距的1／m（m電機(jī)相數(shù)）3600/Z第十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四轉(zhuǎn)子40個(gè)齒，若通電為三相三拍，當(dāng)轉(zhuǎn)子齒與A相定子齒對(duì)齊時(shí)，轉(zhuǎn)子齒與B相定子齒相差（3°），與C相定子齒相差（6°）。6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四結(jié)論課本173面中間第十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四每給一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過角度的理論值。6.2.2步進(jìn)電機(jī)的主要特性1．步距角α

m—定子相數(shù)；z—轉(zhuǎn)子齒數(shù)；k—通電系數(shù)，

m相m拍，k＝1；m相2m拍，k＝2。

α一般很小，如：3°／1.5°，1.5°／0.75°，0.72°／0.36°等6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第二十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四靜態(tài)：步進(jìn)電機(jī)處于通電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子處在不動(dòng)狀態(tài)。靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Mj

：在電機(jī)軸上施加一個(gè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩M，轉(zhuǎn)子會(huì)在載荷方向上轉(zhuǎn)過一個(gè)角度θ（失調(diào)角），轉(zhuǎn)子因而受到一個(gè)電磁轉(zhuǎn)矩Mj的作用與負(fù)載平衡。2．矩角特性、最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Mjmax和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Mq

6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)矩角特性：步進(jìn)電機(jī)單相通電的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Mj隨失調(diào)角θ的變化曲線。第二十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四啟動(dòng)頻率或突跳頻率fq：空載時(shí)，步進(jìn)電機(jī)由靜止突然啟動(dòng)并進(jìn)入不丟步的正常運(yùn)行狀態(tài)所允許的最高頻率。高于啟動(dòng)頻率，將不能正常起動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)的慣頻特性：是指電機(jī)帶動(dòng)純慣性負(fù)載時(shí)啟動(dòng)頻率和負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間的關(guān)系。3．啟動(dòng)頻率fq和啟動(dòng)時(shí)的慣頻特性

6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)在帶負(fù)載（尤其是慣性負(fù)載）下的啟動(dòng)頻率比空載要低。第二十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四連續(xù)運(yùn)行最高工作頻率步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)之后，控制脈沖的頻率可進(jìn)一步提高。能夠跟上控制脈沖的頻率而不失步的最高頻率，稱為連續(xù)運(yùn)行最高頻率。它隨負(fù)載的增加而下降，它比最高啟動(dòng)頻率大許多，因它不需克服慣性力矩。它代表著步進(jìn)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。目前世界最高值可達(dá)7000r／min。第二十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四步進(jìn)電機(jī)的加減速特性描述步進(jìn)電機(jī)由靜止到工作頻率和由工作頻率到靜止的加、減速過程中，定子繞組通電狀態(tài)的變化頻率與時(shí)間的關(guān)系。當(dāng)要求步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)到大于啟動(dòng)頻率的工作頻率時(shí)，變化速度必須逐漸上升；從最高工作頻率或高于啟動(dòng)頻率的工作頻率停止時(shí)，變化速度必須逐漸下降。逐漸上升和下降的加速、減速時(shí)間不能過小，否則會(huì)失步或超步。4．加、減速特性

6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第二十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四連續(xù)運(yùn)行頻率：步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)后，其運(yùn)行速度能跟蹤指令脈沖頻率連續(xù)上升而不丟步的最高工作頻率。其值遠(yuǎn)大于啟動(dòng)頻率。運(yùn)行矩頻特性：是描述步進(jìn)電機(jī)在連續(xù)運(yùn)行時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運(yùn)行頻率之間的關(guān)系。5．運(yùn)行矩頻特性

6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第二十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四五、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制線路根據(jù)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)的工作原理，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制線路的功能是，將具有一定頻率f、一定數(shù)量和一定方向的進(jìn)給脈沖轉(zhuǎn)換成控制步進(jìn)電機(jī)各相定子繞組通斷電的電平信號(hào)。電平信號(hào)的變化頻率、變化次數(shù)和通斷電順序要與進(jìn)給指令脈沖的頻率、數(shù)量和方向?qū)?yīng)。一個(gè)較完善的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制線路組成：負(fù)向進(jìn)給脈沖正向進(jìn)給脈沖脈沖混合電路加減脈沖分配電路加減速電路環(huán)形分配器功率放大器進(jìn)給脈沖加減至步進(jìn)電機(jī)繞組第二十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四負(fù)向進(jìn)給脈沖正向進(jìn)給脈沖脈沖混合電路加減脈沖分配電路加減速電路環(huán)形分配器功率放大器進(jìn)給脈沖加減至步進(jìn)電機(jī)繞組1、脈沖混合電路無論是來自于數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)信號(hào)，還是各種類型的誤差補(bǔ)償信號(hào)、手動(dòng)進(jìn)給信號(hào)及手動(dòng)回原點(diǎn)信號(hào)等，它們的目的無非是使工作臺(tái)作正向進(jìn)給或負(fù)向進(jìn)給。通過脈沖混合電路可將上述信號(hào)混合為使工作臺(tái)正向進(jìn)給的“正向進(jìn)給”信號(hào)或使工作臺(tái)負(fù)向進(jìn)結(jié)的“負(fù)向進(jìn)給”信號(hào)。第二十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四負(fù)向進(jìn)給脈沖正向進(jìn)給脈沖脈沖混合電路加減脈沖分配電路加減速電路環(huán)形分配器功率放大器進(jìn)給脈沖加減至步進(jìn)電機(jī)繞組當(dāng)機(jī)床在正向進(jìn)給脈沖的控制下正在沿正方向進(jìn)給時(shí)，由于各種補(bǔ)償脈沖的存在，可能還會(huì)出現(xiàn)極個(gè)別的負(fù)向進(jìn)給脈沖；同樣，當(dāng)機(jī)床在負(fù)向進(jìn)給脈沖的控制下正在沿負(fù)方向進(jìn)給時(shí)，還可能會(huì)出現(xiàn)極個(gè)別的正向進(jìn)給脈沖。2、加減脈沖分配電路在實(shí)際的機(jī)床進(jìn)給控制中，這些與某個(gè)進(jìn)給方向相反的個(gè)別脈沖指令的出現(xiàn)，意味著步進(jìn)電機(jī)正在沿著一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，再向相反的方向旋轉(zhuǎn)極個(gè)別幾個(gè)步距角。第二十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四負(fù)向進(jìn)給脈沖正向進(jìn)給脈沖脈沖混合電路加減脈沖分配電路加減速電路環(huán)形分配器功率放大器進(jìn)給脈沖加減至步進(jìn)電機(jī)繞組

根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的工作原理，要做到這一點(diǎn)（即電機(jī)正在沿著某個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，再向相反的方向旋轉(zhuǎn)極個(gè)別幾個(gè)步距角），必須首先使步進(jìn)電機(jī)從該旋轉(zhuǎn)方向靜止下來，然后才能向相反的方向旋轉(zhuǎn)，待旋轉(zhuǎn)極個(gè)別幾個(gè)步距角后，再恢復(fù)至原來的方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)進(jìn)給。這從機(jī)械加工工藝性方面來看是不允許的．即使是允許，控制線路也相當(dāng)復(fù)雜。

一般采用的方法是，通過加減脈沖分配電路從該進(jìn)給方向的進(jìn)給脈沖指令中抵消相同數(shù)量的相反方向補(bǔ)償脈沖，如圖所示。第二十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四負(fù)向進(jìn)給脈沖正向進(jìn)給脈沖脈沖混合電路加減脈沖分配電路加減速電路環(huán)形分配器功率放大器進(jìn)給脈沖加減至步進(jìn)電機(jī)繞組3．加減速電路(自動(dòng)升降速電路)根據(jù)步進(jìn)電機(jī)加減速特性，進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)定子繞組的電平信號(hào)的頻率變化要平滑．而且應(yīng)有一定的時(shí)間常數(shù)。但由加減脈沖分配電路來的進(jìn)給脈沖頻率的變化是有躍變的。為了保證步進(jìn)電機(jī)能夠正常、可靠地工作，上述躍變頻率必須首先進(jìn)行緩沖，使之變成符合步進(jìn)電機(jī)加減速特性的脈沖頻率，然后再送入步進(jìn)電機(jī)的定子繞組。加減速電路就是為此而設(shè)置的。t0t1t2t

t0t1t2t3tfbfa經(jīng)過該電路后，輸出脈沖的個(gè)數(shù)與輸入的進(jìn)給脈沖的個(gè)數(shù)相等，以保證電機(jī)不會(huì)丟步。第三十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四負(fù)向進(jìn)給脈沖正向進(jìn)給脈沖脈沖混合電路加減脈沖分配電路加減速電路環(huán)形分配器功率放大器進(jìn)給脈沖加減至步進(jìn)電機(jī)繞組4．環(huán)形分配器作用：把來自于加減速電路的一系列進(jìn)給脈沖指令，轉(zhuǎn)換成控制步進(jìn)電機(jī)定子繞組通、斷電的電平信號(hào)，電平信號(hào)狀態(tài)的改變次數(shù)及順序與進(jìn)給脈沖的個(gè)數(shù)及方向?qū)?yīng)。五相十拍通電順序：AB-ABC-BC-BCD-CD-CDE-DE-DEA-EA-EAB-AB…要求五相電機(jī)正轉(zhuǎn)環(huán)形分配器可以由硬件邏輯線路構(gòu)成，也可以用軟件來實(shí)現(xiàn)第三十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四負(fù)向進(jìn)給脈沖正向進(jìn)給脈沖脈沖混合電路加減脈沖分配電路加減速電路環(huán)形分配器功率放大器進(jìn)給脈沖加減至步進(jìn)電機(jī)繞組從環(huán)形分配器來的進(jìn)給控制信號(hào)的電流只有幾毫安，而步進(jìn)電機(jī)的定子繞組需要幾安培電流。因此，需要對(duì)從環(huán)形分配器來的信號(hào)進(jìn)行功率放大，以提供幅值足夠，前后沿較好的勵(lì)磁電流。5.功率放大器第三十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四環(huán)形分配器的主要功能：將數(shù)控裝置送來的一串指令脈沖，按步進(jìn)電機(jī)所要求的通電順序分配給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的各相輸入端，以控制勵(lì)磁繞組的通斷，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行及換向。6.2.4步進(jìn)電機(jī)的環(huán)形分配器

6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第三十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四1．硬件環(huán)形分配器可由D觸發(fā)器或JK觸發(fā)器構(gòu)成，亦可用專用集成芯片或通用可編程邏輯器件。CNC裝置電源環(huán)形分配器A相驅(qū)動(dòng)B相驅(qū)動(dòng)C相驅(qū)動(dòng)FULL/HALFDIRCLKM6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件環(huán)形分配驅(qū)動(dòng)與數(shù)控裝置的連接第三十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四CH250是國(guó)產(chǎn)三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器專用集成電路芯片，通過控制端的不同接法可組成三相雙三拍和三相六拍的工作方式6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)三相六拍接線圖:第三十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四2．軟件環(huán)形分配器由數(shù)控裝置中的軟件完成環(huán)形分配，直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)各繞組的通、斷電。用軟件環(huán)形分配器只需編制不同的環(huán)形分配程序，可使線路簡(jiǎn)化，成本下降，可靈活地改變步進(jìn)電機(jī)的控制方案。CNC裝置電源A相驅(qū)動(dòng)B相驅(qū)動(dòng)C相驅(qū)動(dòng)CBAM6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第三十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四步進(jìn)電機(jī)的速度控制進(jìn)給脈沖頻率f→定子繞組通電/斷電狀態(tài)變化頻率f→步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速→工作臺(tái)的進(jìn)給速度V。V=60δf6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第三十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四作用：

是將環(huán)形分配器或微處理機(jī)送來的弱電信號(hào)變?yōu)閺?qiáng)電信號(hào)，以得到步進(jìn)電機(jī)控制繞組所需要的脈沖電流及所需要的脈沖波形。6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)6.2.5功率放大電路第三十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四6.2.5功率放大電路種類：就其采用的功率放大器件分，有中功率晶體管、大功率晶體管、大功率達(dá)林頓晶體管、可控硅…等；就其工作原理分，有單電壓驅(qū)動(dòng)、高低電壓驅(qū)動(dòng)、恒流斬波、調(diào)頻調(diào)壓、細(xì)分電路等。步進(jìn)電機(jī)有幾相，就需要幾組功率放大電路。6.2步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)第三十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四.提高步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服系統(tǒng)傳動(dòng)

精度的措施?概述

影響步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)傳動(dòng)精度的因素：步進(jìn)電機(jī)的步距角精度；機(jī)械傳動(dòng)部件的精度；絲桿等機(jī)械傳動(dòng)部件、支承的傳動(dòng)間隙；傳動(dòng)件和支承件的變形。提高步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)傳動(dòng)精度的措施適當(dāng)提高系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)的精度；采取各種精度補(bǔ)償措施。第四十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四

?傳動(dòng)間隙補(bǔ)償在整個(gè)行程范圍內(nèi)測(cè)量傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)間隙，取其平均值存放在數(shù)控系統(tǒng)中的間隙補(bǔ)償單元，當(dāng)進(jìn)給系統(tǒng)反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)將補(bǔ)償值加到進(jìn)給指令中，從而達(dá)到補(bǔ)償目的。第四十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四?螺距誤差補(bǔ)償利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算處理能力，可以補(bǔ)償滾珠絲杠的螺距累積誤差，以提高進(jìn)給位移精度。方法：首先測(cè)量出進(jìn)給絲杠螺距誤差曲線(規(guī)律)，然后可采用下列兩種方法實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償：硬件補(bǔ)償、軟件補(bǔ)償。

第四十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四?細(xì)分線路第四十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四.步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

要解決的主要問題：

①動(dòng)力計(jì)算②傳動(dòng)計(jì)算③驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)或選擇目的：傳動(dòng)計(jì)算選擇合適的參數(shù)以滿足脈沖當(dāng)量和進(jìn)給速度F的要求。圖中：f—脈沖頻率（HZ）α—步距角（度）Z1、Z2—傳動(dòng)齒輪齒數(shù)t—螺距(mm)

—脈沖當(dāng)量（mm）步進(jìn)電機(jī)Z1Z2tf，第四十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四

傳動(dòng)比選擇：為了湊脈沖當(dāng)量mm，也為了增大傳遞的扭矩，在步進(jìn)電機(jī)與絲桿之間，要增加一對(duì)齒輪傳動(dòng)副，那么，傳動(dòng)比i=Z1/Z2與α、、t之間有如下關(guān)系：

α—步距角，

－－脈沖當(dāng)量，

t－－絲杠導(dǎo)程。第四十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四例1：=0.01mm,t=6mm,α=0.75°步進(jìn)電機(jī)Z1Z2tf，第四十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四

進(jìn)給速度F：一般步進(jìn)電機(jī)：若：δ=0.01mm則：若δ=0.001mm則：因此，當(dāng)一定時(shí)，與δ成正比，故我們?cè)谡劦讲竭M(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)的最高速度時(shí)，都應(yīng)指明是在多大的脈沖當(dāng)量δ下的,否則是沒有意義的。第四十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四例2設(shè)X-Y工作臺(tái)由步進(jìn)電機(jī)直接經(jīng)絲桿螺母副驅(qū)動(dòng)，絲桿螺距為5mm，步進(jìn)電機(jī)步距角為1.50，工作方式三相六拍，工作臺(tái)最大行程為400mm，求：（1）脈沖當(dāng)量；（2）微機(jī)發(fā)出的脈沖總數(shù)是多少？第四十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四(2)計(jì)算脈沖數(shù)n，由n=L(工作臺(tái)最大行程）所以，脈沖數(shù)為：n=L/=400/0.02083=19200步解：

（1）由計(jì)算脈沖當(dāng)量：360=L0已知，

L0=5mm，=1.50求脈沖當(dāng)量=？=5/3601.5=0.02083(mm)第四十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四例3步進(jìn)電機(jī)直接經(jīng)絲桿螺母驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)，步進(jìn)電機(jī)步距角0.720,工作臺(tái)質(zhì)量為100kg，負(fù)載質(zhì)量為50kg，切削負(fù)載為4000N，絲桿螺距為5mm，如果步進(jìn)電機(jī)從500Hz線性加速到2000Hz，加速時(shí)間為0.2S，求步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距？解：（1）忽略滾珠絲扛及電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，則折算到電機(jī)軸上等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：V=f·=500

0.01=5mm/s360=L0=0.01mmJ=m(V)2第五十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四J=m(V)2所以，=（100+50）

（5/2）=95.0810-6(kg.m)22(2)求電機(jī)軸的等效轉(zhuǎn)矩：T=F（）VF——為切削負(fù)載4000N;V——5mm/s=4000（5/2）=3184.7N.mm=3.184N.M(3)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角加速度：=ddt=dfdt=(t

–0)t23600.72.=2000–5000.223600.72=94.2rad/s2第五十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期四所以，步