数控机床运动坐标的电气控制

        

数控机床一个运动坐标的电气控制由电流

(转矩)控制环、速度控制环和位置控制环串

联组成。

　　

(1)电流环是为伺服电机提供转矩的电路。一般情况下它与电动机的匹配调节已由

制造者作好了或者指定了相应的匹配参数，其反馈信号也在伺服系统内联接完成，因此不
需接线与调整。

　　

(2)速度环是控制电动机转速亦即坐标轴运行速度的电路。速度调节器是比例积分

(PI)调节器，其 P、I 调整值完全取决于所驱动坐标轴的负载大小和机械传动系统(导轨、传动
机构

)的传动刚度与传动间隙等机械特性，一旦这些特性发生明显变化时，首先需要对机械

传动系统进行修复工作，然后重新调整速度环

PI 调节器。

　　速度环的最佳调节是在位置环开环的条件下才能完成的，这对于水平运动的坐标

轴和转动坐标轴较容易进行，而对于垂向运动坐标轴则位置开环时会自动下落而发生危险
可以采取先摘下电动机空载调整，然后再装好电动机与位置环一起调整或者直接带位置环
一起调整，这时需要有一定的经验和细心。

　　速度环的反馈环节见前面

“速度测量”一节。

　　

(3)位置环是控制各坐标轴按指令位置精确定位的控制环节。位置环将最终影响坐

标轴的位置精度及工作精度。这其中有两方面的工作：

　　一是位置测量元件的精度与

CNC 系统脉冲当量的匹配问题。测量元件单位移动距

离发出的脉冲数目经过外部倍频电路和

/或 CNC 内部倍频系数的倍频后要与数控系统规定

的分辨率相符。例如位置测量元件

10 脉冲/mm，数控系统分辨率即脉冲当量为 0.001mm，

则测量元件送出的脉冲必须经过

100 倍频方可匹配。

　　二是位置环增益系数

Kv 值的正确设定与调节。通常 Kv 值是作为机床数据设置的，

数控系统中对各个坐标轴分别指定了

Kv 值的设置地址和数值单位。在速度环最佳化调节后

Kv 值的设定则成为反映机床性能好坏、影响最终精度的重要因素。Kv 值是机床运动坐标自
身性能优劣的直接表现而并非可以任意放大。关于

Kv 值的设置要注意两个问题，首先要满

足下列公式：

　　

Kv=v/Δ

　　式中

v——坐标运行速度，m/min

　　

Δ——跟踪误差，mm