現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床伺服及檢測(cè)技術(shù)

前言

《現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)系列》包括六個(gè)分冊(cè)：《現(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng)》、《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床伺服及檢測(cè)技術(shù)》、《現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)及應(yīng)用》、《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修》、《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床實(shí)用操作技術(shù)》和《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床》，前五個(gè)分冊(cè)2001年1月初版，2005年1月再版；后一分冊(cè)2003年4月初版，2005年8月第2次印刷時(shí)列入《現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)系列》。該系列圖書(shū)出版以來(lái)，深受數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域廣大師生和相關(guān)技術(shù)人員的歡迎。天津大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)、西安工業(yè)大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)、蘭州理工大學(xué)等幾十所高等院校將其作為本科生或研究生教材，天津工業(yè)大學(xué)還將《現(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng)》作為博士生入學(xué)考試參考用書(shū)，許多從事數(shù)控技術(shù)的科技人員也將其作為常備的參考書(shū)，廣大讀者對(duì)該系列書(shū)籍給予很高的評(píng)價(jià)。前兩版各分冊(cè)市場(chǎng)銷(xiāo)售均超過(guò)3萬(wàn)冊(cè)，取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，為我國(guó)飛速發(fā)展的數(shù)控事業(yè)做出了一定貢獻(xiàn)。根據(jù)讀者的反映及收集到的大量寶貴意見(jiàn)，結(jié)合數(shù)控技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，現(xiàn)再次對(duì)《現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)系列》進(jìn)行修訂，出版第3版（《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床》出版第2版）。本次修訂對(duì)各分冊(cè)進(jìn)行了較大幅度的修改和結(jié)構(gòu)調(diào)整，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1．力求反映數(shù)控技術(shù)的最新發(fā)展。如《現(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng)》：刪除了一部分陳舊的內(nèi)容，增加了介紹STEF’一NC標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容、S‘?dāng)?shù)控系統(tǒng)的譯碼過(guò)程、DNc數(shù)控系統(tǒng)輸入方式、曲面插補(bǔ)和螺紋加工算法、s型加減速控制、自適應(yīng)加減速控制、開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)接口等內(nèi)容；《現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)及應(yīng)用》：在加工中心的編程部分，增加四軸、五軸加工中心編程內(nèi)容的介紹，同時(shí)增加大型cAD軟件中cAM部分的內(nèi)容，如。Pro,／E、Master CAM等；《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床》：更新了數(shù)控機(jī)床的新技術(shù)和最新發(fā)展趨勢(shì)，增加了并聯(lián)機(jī)床、多軸車(chē)削中心、復(fù)合加工中心等內(nèi)容，并結(jié)合參編作者的博士論文研究成果，更新了數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則、數(shù)控機(jī)床的總體布局、數(shù)控機(jī)床的計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)等內(nèi)容；《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修》：對(duì)第2、8、9、10章進(jìn)行較大改動(dòng)，增加開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)維修的內(nèi)容，增加并重寫(xiě)了信號(hào)的描述、常用數(shù)學(xué)變換、時(shí)域分析、頻域分析到頻譜分析、時(shí)間序列分析，以及故障檢測(cè)及常用診斷儀器儀表，精選了數(shù)控機(jī)床維修實(shí)例并增加了數(shù)控機(jī)床故障診斷技術(shù)的最新進(jìn)展；《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床實(shí)用操作技術(shù)》：對(duì)數(shù)控操作技術(shù)相關(guān)的知識(shí)如數(shù)控刀具、工件裝夾等作了較為詳細(xì)的闡述，并增加或更新了每一章節(jié)的內(nèi)容，在選用典型控制系統(tǒng)時(shí)，既考慮到目前國(guó)內(nèi)常用的系統(tǒng)，又體現(xiàn)科學(xué)性、先進(jìn)性；《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床伺服及檢測(cè)技術(shù)》分冊(cè)已列入普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，結(jié)合最新成果進(jìn)行了重新編寫(xiě)。

內(nèi)容概要

　　數(shù)控伺服系統(tǒng)原理、半導(dǎo)體變流技術(shù)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了步進(jìn)式伺服系統(tǒng)、直流伺服系統(tǒng)、交流伺服系統(tǒng)、傳感器及檢測(cè)裝置，并介紹了位置伺服系統(tǒng)的典型實(shí)例。最后簡(jiǎn)要介紹了數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)與檢測(cè)新技術(shù)。　　《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床伺服及檢測(cè)技術(shù)（第3版）》可作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)數(shù)控技術(shù)及機(jī)械電子專(zhuān)業(yè)方向的本科生教材和參考書(shū)，也可供從事數(shù)控技術(shù)的工程技術(shù)人員參考使用。

書(shū)籍目錄

第1章  概述1.1  伺服系統(tǒng)的組成1.2  對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求1.3  伺服系統(tǒng)的分類(lèi)1.3.1  按調(diào)節(jié)理論分類(lèi)1.3.2  按使用的驅(qū)動(dòng)元件分類(lèi)1.3.3  按使用直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)分類(lèi)1.3.4  按進(jìn)給驅(qū)動(dòng)和主軸驅(qū)動(dòng)分類(lèi)1.3.5  按反饋比較控制方式分類(lèi)1.4  伺服系統(tǒng)的發(fā)展歷史與發(fā)展趨勢(shì)1.4.1  伺服系統(tǒng)的發(fā)展歷史1.4.2  數(shù)控伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)第2章  伺服控制基礎(chǔ)知識(shí)2.1  運(yùn)算放大器的應(yīng)用2.1.1  反相比例放大器2.1.2  反相比例加法運(yùn)算放大器2.1.3  同相比例放大器2.1.4  積分運(yùn)算放大器2.1.5  比例積分運(yùn)算放大器2.1.6  運(yùn)算放大器作為比較器使用2.2  電力半導(dǎo)體器件2.2.1  晶閘管(SCR)2.2.2  其他電力半導(dǎo)體器件介紹第3章  伺服系統(tǒng)常用傳感器及檢測(cè)裝置3.1  概述3.1.1  伺服系統(tǒng)檢測(cè)裝置的作用與要求3.1.2  伺服系統(tǒng)檢測(cè)裝置的分類(lèi)3.2旋轉(zhuǎn)變壓器3.2.1結(jié)構(gòu)和工作原理3.2.2旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用3.3  感應(yīng)同步器3.3.1  基本原理3.3.2  結(jié)構(gòu)3.3.3  感應(yīng)同步器的檢測(cè)系統(tǒng)3.3.4  感應(yīng)同步器的特點(diǎn)3.3.5 感應(yīng)同步器安裝使用的注意事項(xiàng)3.4  脈沖編碼器3.4.1  概述3.4.2  增量式光電脈沖編碼器3.4.3  絕對(duì)值式光電脈沖編碼器3.5光柵3.5.1  光柵的種類(lèi)與精度3.5.2  工作原理3.5.3  光柵檢測(cè)裝置3.6  磁柵3.6.1  磁性標(biāo)尺3.6.2  磁頭3.6.3  檢測(cè)電路3.7  測(cè)速發(fā)電機(jī)3.7.1  交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)3.7.2  直流測(cè)速發(fā)電機(jī)第4章  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)4.1  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)結(jié)構(gòu)及其工作原理4.1.1  反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)4.1.2  多段反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)4.1.3  混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)4.2  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特性及選用4.2.1  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能4.2.2  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選用4.3  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制與驅(qū)動(dòng)4.3.1  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制方法4.3.2  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)4.3.3  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與微機(jī)的接口技術(shù)4.4  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制及其程序設(shè)計(jì)4.4.1  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制信號(hào)的產(chǎn)生及標(biāo)度變換4.4.2  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行控制及程序設(shè)計(jì)4.4.3  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的變速控制及程序設(shè)計(jì)第5章  直流伺服電動(dòng)機(jī)及其速度控制5.1  直流(DC)伺服電動(dòng)機(jī)概述5.1.1  直流伺服電動(dòng)機(jī)的基本工作原理5.1.2  直流伺服電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)5.1.3  直流伺服電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)5.1.4  永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)5.1.5  對(duì)直流伺服電動(dòng)機(jī)的要求及選用5.2  直流電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的基本知識(shí)5.2.1  電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成5.2.2  他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)5.2.3  他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性5.2.4  他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人為特性5.2.5  直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法5.2.6  直流力矩伺服電動(dòng)機(jī)的特性5.2.7  電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)5.3  直流電動(dòng)機(jī)晶閘管供電的速度控制系統(tǒng)5.3.1  具有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的單閉環(huán)晶閘管——電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)5.3.2  PI調(diào)節(jié)器與無(wú)靜差轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)5.3.3  晶閘管供電轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)5.4  晶體管直流脈寬(PwM)調(diào)速系統(tǒng)5.4.1  脈寬調(diào)制基本原理5.4.2  直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的控制電路5.4.3  H型倍頻單極式開(kāi)關(guān)放大器工作分析5.5  脈寬調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例5.5.1  脈寬調(diào)制雙環(huán)可逆調(diào)速系統(tǒng)5.5.2  雙機(jī)雙軸兩相推挽斬波調(diào)速系統(tǒng)第6章  交流伺服電動(dòng)機(jī)及其速度控制6.1  交流伺服電動(dòng)機(jī)6.1.1  交流伺服電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)和特點(diǎn)6.1.2  永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)6.1.3  交流伺服電動(dòng)機(jī)的發(fā)展動(dòng)向6.1.4  交流主軸電動(dòng)機(jī)6.2  交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理6.2.1  交流調(diào)速的基本技術(shù)途徑6.2.2  異步電動(dòng)機(jī)的等效電路及機(jī)械特性6.2.3  交流變頻調(diào)速系統(tǒng)基本分析6.3  變頻調(diào)速技術(shù)6.3.1  變頻器的分類(lèi)與特點(diǎn)6.3.2  晶閘管交-直-交變頻器6.3.3  脈寬調(diào)制型(PwM)變頻器6.3.4  正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)變頻器6.4  交流電動(dòng)機(jī)的矢量控制調(diào)速系統(tǒng)6.4.1  概述6.4.2  矢量變換的運(yùn)算功能及原理電路6.4.3  磁通的檢測(cè)6.5  矢量變換控制的SPWM調(diào)速系統(tǒng)6.6  無(wú)整流子電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)6.7  交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)向第7章  位置伺服系統(tǒng)7.1  進(jìn)給伺服系統(tǒng)的概述7.1.1  伺服系統(tǒng)常用的控制方式7.1.2  數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)方式對(duì)伺服系統(tǒng)的要求7.1.3  檢測(cè)信號(hào)反饋比較方式7.2  進(jìn)給伺服系統(tǒng)分析7.2.1  進(jìn)給伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型7.2.2  進(jìn)給伺服系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能分析7.2.3  前饋控制7.2.4  位置指令信號(hào)分析7.2.5  指令值的修正7.3  脈沖比較的進(jìn)給伺服系統(tǒng)7.3.1  脈沖比較式進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)7.3.2  脈沖比較進(jìn)給系統(tǒng)組成原理7.3.3 脈沖比較電路7.4  相位比較的進(jìn)給伺服系統(tǒng)7.4.1  相位伺服進(jìn)給系統(tǒng)組成原理7.4.2  脈沖調(diào)相器7.4.3  鑒相器7.5  幅值比較的進(jìn)給伺服系統(tǒng)7.5.1  幅值伺服系統(tǒng)組成原理7.5.2  鑒幅器7.5.3  電壓-頻率變換器7.5.4  脈沖調(diào)寬式正余弦信號(hào)發(fā)生器7.6  數(shù)據(jù)采樣式進(jìn)給伺服系統(tǒng)7.6.1  數(shù)據(jù)采樣式進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)一7.6.2  反饋補(bǔ)償式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)給伺服系統(tǒng)一第8章  直線伺服系統(tǒng)及新型驅(qū)動(dòng)技術(shù)8.1  直線伺服系統(tǒng)概述8.1.1  直線伺服電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)8.1.2  直線伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)8.2  直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)8.2.1  直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本工作原理8.2.2  直線交流伺服系統(tǒng)的控制方法8.3  直線伺服系統(tǒng)的應(yīng)用8.3.1  直線伺服系統(tǒng)的原理和性能8.3.2  直線電動(dòng)機(jī)的冷卻8.3.3  直線電動(dòng)機(jī)的選擇8.4  新型驅(qū)動(dòng)元件8.4.1  電滾珠絲桿8.4.2  電磁伸縮桿8.4.3  球電動(dòng)機(jī)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 概述伺服系統(tǒng)是指以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)。在自動(dòng)控制理論中，伺服系統(tǒng)叫做隨動(dòng)控制系統(tǒng)，它與恒值控制系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)。在數(shù)控機(jī)床中，伺服系統(tǒng)主要指各坐標(biāo)軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的位置控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)接受來(lái)自CNC裝置的進(jìn)給脈沖，經(jīng)變換和放大，再驅(qū)動(dòng)各加工坐標(biāo)軸按指令脈沖運(yùn)動(dòng)。這些軸有的帶動(dòng)工作臺(tái)，有的帶動(dòng)刀架，通過(guò)幾個(gè)坐標(biāo)軸的綜合聯(lián)動(dòng)，使刀具相對(duì)于工件產(chǎn)生各種復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，加工出所要求的復(fù)雜形狀工件。進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)部件問(wèn)的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。它包含機(jī)械、電子、電機(jī)(早期產(chǎn)品還包含液壓)等各種部件，并涉及到強(qiáng)電與弱電控制，是一個(gè)比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。要使它成為一個(gè)既能使各部件互相配合協(xié)調(diào)工作，又能滿(mǎn)足相當(dāng)高的技術(shù)性能指標(biāo)的控制系統(tǒng)，的確是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的任務(wù)。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，CNC裝置的性能已相當(dāng)優(yōu)異，并正在迅速向更高水平發(fā)展，而數(shù)控機(jī)床的最高運(yùn)動(dòng)速度、跟蹤及定位精度、加工表面質(zhì)量、生產(chǎn)率及工作可靠性等技術(shù)指標(biāo)，往往又主要決定于伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能。數(shù)控機(jī)床的故障也主要出現(xiàn)在伺服系統(tǒng)上?？梢?jiàn)提高伺服系統(tǒng)的技術(shù)性能和可靠性，對(duì)于數(shù)控機(jī)床具有重大意義，研究與開(kāi)發(fā)高性能的伺服系統(tǒng)一直是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)之一。一般主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)只要滿(mǎn)足主軸調(diào)速及正反轉(zhuǎn)功能即可，但當(dāng)要求機(jī)床有螺紋加工功能、準(zhǔn)停功能和恒線速加工等功能時(shí)，就對(duì)主軸提出了相應(yīng)的位置控制要求。此時(shí)，主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也可稱(chēng)為主軸伺服系統(tǒng)，只不過(guò)控制較為簡(jiǎn)單。位置控制系統(tǒng)通常分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制兩種。開(kāi)環(huán)控制不需要位置檢測(cè)與反饋；閉環(huán)控制需要有位置檢測(cè)與反饋環(huán)節(jié)，它是基于反饋控制原理工作的。

編輯推薦

《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床伺服及檢測(cè)技術(shù)》精選了數(shù)控機(jī)床維修實(shí)例并增加了數(shù)控機(jī)床故障診斷技術(shù)的最新進(jìn)展；《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床實(shí)用操作技術(shù)》：對(duì)數(shù)控操作技術(shù)相關(guān)的知識(shí)如數(shù)控刀具、工件裝夾等作了較為詳細(xì)的闡述，并增加或更新了每一章節(jié)的內(nèi)容，在選用典型控制系統(tǒng)時(shí)，既考慮到目前國(guó)內(nèi)常用的系統(tǒng)，又體現(xiàn)科學(xué)性、先進(jìn)性；《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床伺服及檢測(cè)技術(shù)》分冊(cè)已列入普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，結(jié)合最新成果進(jìn)行了重新編寫(xiě)。

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