3.1.1 滚珠丝杠螺母副的选择与计算 15

3.1.2 确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格 21

3.1.3 联轴器的选择 22

3.1.4 电机的匹配计算 25

3.1.5 直线滚动导轨计算校核 29

3.2 伺服控制系统设计建模 30

3.2.1 电流环设计与建模 33

3.2.2 速度环与位置环设计建模 35

3.3 数控伺服系统仿真计算 37

3.4 本章小结 39

第四章 参数整定 40

4.1 电流调节器结构设计及参数整定 40

4.2 速度环参数整定 41

4.2.1 速度环动态结构图的简化 41

4.2.2 速度调节器结构与参数的选择 42

4.3 位置环的设计整定 43

4.4 数控高速铣齿机床伺服系统三环整定计算与仿真 44

4.5 本章小结 49

总 结 50

致 谢 51

参考文献 52

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

数控技术也叫计算机数控技术（CNC，Compute Numerical Control），目前它是 采用计算机实现数字程序控制的技术。数控技术是机械加工自动化的基础，是数控机床的核心技术，其水平高低关系到 国家战略地位和体现国家综合国力的水平，数控技术的广泛应用给传统的制造业的生 产方式，产品结构带来了深刻的变化。也给传统的机械，机电专业的人才带来新的机 遇和挑战。我国经济全面与国际接轨，并逐步成为全球制造中心，我国企业广泛应用 现代化数控技术参与国际竞争。数控技术是制造实现自动化，集成化的基础，是提高 产品质量，提高劳动生产率不可少的物资手段。

数控机床的伺服驱动系统作为一种实现切削刀具与工件间运动的进给驱动和执 行机构，是数控机床的一个重要组成部分，它在很大程度上决定了数控机床的性能， 如数控机床的最高移动速度、跟踪精度、定位精度等一系列重要指标取决于伺服驱动 系统性能的优劣。因此，随着数控机床的发展，研究和开发高性能的伺服驱动系统， 一直是现代数控机床研究的关键技术之一。

在数控机床中，伺服系统是数控机床里的一个非常重的部分，对于它的控制的好 坏一定程度上反应一个机床的控制柔性的程度。步进电机驱动系统控制数控车床进给 运动，为车床主轴提供驱动功率以及所需的切削力。目前在数控车床开环系统中，进 给驱动常使用伺服步进电机，由于直流伺服电动机存在着一些的固有的缺点（比如， 有电刷，限制了转速的提高，而且结构复杂，价格较贵。 ），使其应用环境受到限 制。交流伺服电动机没有这些缺点，且转子惯量比直流电动机小，使得动态响应好。 另外在同样体积下，交流电动机的输出功率可比直流电动机提高 10％～70％；其容 量也可以比直流电动机造得大，达到更高的电压和转速。因此，交流伺服系统得到了 迅速发展，已经形成潮流。从 20 世纪 80 年代后期开始，大量使用交流伺服系统，目 前，已基本取代了直流电动机，直流电动机已逐渐被淘汰，在数控机床的主轴驱动中， 均采用笼型异步电动机。为了获得良好的主轴特性，主轴驱动系统中采用矢量变频控 制的交流主轴电动机，矢量控制分无速度传感器和有速度传感器两种方式，后者具有更高的速度控制精度，在数控车床中无速度传感器的矢量变频器已符合控制要求，而 在进给驱动系统中一般都采用永磁同步电机，1964 年德国人率先提出脉宽调制变频 思想，把通讯系统中的调制技术应用 1 于交流变频器。调制方法很多，目前用得最 多的是正弦脉宽调制。