第三章作业。
机09a－1 杜骏 0910***
3-1.试述位置检测装置在数控机床中的作用？对它有何要求？
数控机床的加工精度主要与机械精度，数控系统和伺服系统有关，这几个环节的精度都必须达到要求。
分辨率是机床能识别的最小单位，直接决定机床精度的好坏。主要由数控系统和伺服系统决定。
3-2.从指令控制的角度看，开环伺服系统控制精度的基本原因是什么？半闭环控制系统中，位置反馈信号不能包含哪一部分的位置误差？
在自动控制系统中，把输出量能以一定准确度跟随输入量的变化而变化的系。
统称为随动系统，亦称伺服系统。数控机床的伺服系统是指以机床移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，又称为随动系统。
3-3.试述感应同步器的工作原理，并说明相位工作方式3-4. 通常感应同步器的节距为2mm，为什么它可以测到0.01mm或更小的位移量？
工作原理。感应同步器工作原理与旋转变压器的工作原理相同。圆盘式感应同步器的转子共有 n 个导片。当转子转过角度θ时，定子绕组a和b分别感应输出电势。
式中em为定子绕组感应电势最大值，ω为激磁电源角频率。其最高精度与绕组的极对数有关。感应同步器的转子转角变化360°/n 时定子的频率变化1赫，因此精度大为提高，最高精度可达0.
1″。直线式感应同步器的滑尺移动距离为x时，滑尺绕组中分别感应输出电势。
当极距τ＝1毫米时，测量精度为±25微米。感应同步器有鉴幅型和鉴相型两种工作方式。
把转角或直线位移转换成电信号的电感式高精度传感元件。又称感应整步机。它与多极旋转变压器相似，借助于定、动片上绕组之间的电磁耦合，使输出电压随定、动片相对位移呈正(余)弦函数规律变化。
感应同步器的极对数比多极旋转变压器多得多。感应同步器按作用分圆盘式(又称旋转式)(图1) 和直线式（图2）两种。
感应同步器通常做成分装式，主要由定片和动片组成。分别对应为电机中的定子和转子，在直线式中称为定尺和滑尺。定片和动片都是在基板上采用印制电路或其他工艺把铜箔制成印制绕组，其一根导体代表一个极，从而构成了多极形式。
工作时定片和动片之间保持均匀气隙。
感应同步器动片为连续绕组，定片为两相分段绕组。圆盘式感应同步器转子连续绕组以交流电压u励磁，定子两相绕组输出为。
式中k 为电压耦合系数；n 为极数，即转子连续绕组导体数；θ为转子转角。直线式感应同步器定尺上两相绕组分别以交流电压uα和ub励磁，动尺上连续绕组输出电压为。
式中τ为极距，即定子两相绕组相邻有效导体中心线之间的距离；χ为滑尺直线位移量。
3-5.试述旋转变压器的工作原理及其应用。
工作原理。定子绕组d1-d2接交流电源激磁，转子绕组z1－z2接负载zl当主令轴带动转子转过θ角时，转子各绕组中产生的感应电压分别为。
式中k为一相定、转子绕组的有效匝数比（变比）。如用转子绕组激磁，定子绕组输出时表达式相同（只是k值不同）。采用不同接线方式或不同的绕组结构，可以获得与转角成不同函数关系的输出电压。
采用不同的结构还可以制成弹道函数、圆函数、锯齿波函数等特种用途的旋转变压器。
利用两台相同的正、余弦旋转变压器可组成单通道测角系统。一台旋转变压器为发送机，另一台为控制变压器。发送机由交流电源激磁。
旋转变压器的精度为6′,单通道系统的精度不小于6′。为了提高系统的控制精度，可采用双通道测角系统（图2）。用四台结构相同的旋转变压器，两台xz1与xz2组成粗通道测角系统，另外两台xz3与xz4组成精通道测角系统。
xz1与xz3
xz2与xz4分别通过升速比为i(i=15～30)的升速器相连接。当主令轴带动粗通道的xz1转过θ1角时，精通道的xz3将转过iθ1角，xz2与负载同轴，其转角为θ2时，xz4的转角为 iθ2。粗通道的输出电压uc1=kur sin δ，精通道xz4的输出电压为uc2=kursin iδ,式中δ=θ1－θ2。
二者的输出电压经过粗精转换器处理后再经放大装置驱动负载。应用双通道测角系统可组成双通道伺服系统，当误差角δ较小时用精通道信号控制，误差角δ较大时用粗通道信号控制。因此系统的控制精度最高可达3″～7″。
为了减少减速器齿轮间隙造成的非线性误差，可采用电气变速式双通道测角系统，即采用多极旋转变压器。它是在一个机体内安装单极和多极两台旋转变压器，而共用一根轴。用单极变压器组成粗通道系统，多极旋转变压器组成精通道系统。
这样既能提高精度又能简化结构。
机床数控技术试卷 数控机床与数控技术
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