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本书从智能制造行业的应用和便于教学的角度出发，介绍了用于典型智能制造装备数控机床的直流电动机及直流调速器、三相交流异步感应电动机及变频器、步进电动机及步进驱动器、伺服电动机及伺服驱动器等各种电动机和驱动器的结构组成、工作原理，以及由这些电动机和驱动器构成的数控机床的各种主轴驱动、进给驱动的控制系统和用于数控机床的直线电动机、电主轴、电滚珠丝杠等新型传动技术，同时通过典型案例介绍了在数控技术领域使用广泛的西门子数控系统的SIMODRIVE 611、SINAMICS S120专用伺服驱动系统，以及发那科数控系统的αi、βi专用伺服驱动系统等。本书为高等职业院校相应课程的教材，也可作为开放大学、成人教育、自学考试、中职学校及培训班的教材，以及工程技术人员的参考书。本书配有免费的电子教学课件、习题参考答案、CAD原图等资源，详见前言。

项目1  数控机床自动控制系统的结构组成认识	1
    1.1  数控机床自动控制系统的结构组成框图	2
    1.2  数控机床的进给伺服系统	2
    1.3  数控机床的主轴驱动系统	3
    1.4  数控机床的辅助控制系统	3
    1.5  伺服系统的分类	3
        1.5.1  按照在数控机床上的作用分类	3
        1.5.2  按照调节理论分类	4
        1.5.3  按照驱动元件分类	5
        1.5.4  按照反馈比较的控制方式分类	6
    思考与练习题1	6
    实训任务1  绘制数控机床自动控制系统的结构组成框图	7

项目2  数控机床主轴驱动系统的结构组成认识	9
    2.1  数控机床对主轴驱动系统的要求	10
    2.2  数控机床主轴的传动结构	10
    2.3  数控机床主轴的配置方案	11
        2.3.1  机械调速方案	11
        2.3.2  变频驱动方案	12
        2.3.3  直流驱动方案	12
        2.3.4  伺服驱动方案	13
    思考与练习题2	13
    实训任务2  认识数控机床主轴驱动系统的结构组成	15

项目3  直流主轴电气控制系统安装与调试	17
    3.1  调速系统	18
        3.1.1  调速的概念	18
        3.1.2  调速系统的类型	18
        3.1.3  调速系统的性能指标	18
    3.2  直流电动机	21
        3.2.1  直流电动机的结构组成	21
        3.2.2  直流电动机的工作原理	21
        3.2.3  直流电动机的类型	22
        3.2.4  直流电动机的调速方法	22
        3.2.5  直流电动机的机械特性	23
    3.3  晶闸管供电的直流调速系统	24
        3.3.1  开环直流调速系统	24
        3.3.2  转速负反馈单闭环调速系统	25
        3.3.3  无静差直流调速系统	28
        3.3.4  转速、电流双闭环直流调速系统	29
    3.4  直流调速器	32
        3.4.1  什么是直流调速器	32
        3.4.2  直流调速器的工作原理	33
        3.4.3  英杰M1R10系列全数字直流调速器的应用	33
    思考与练习题3	36
    实训任务3  英杰M1D10直流调速电气控制系统安装与调试	37

项目4  变频主轴电气控制系统安装与调试	41
    4.1  三相交流异步感应电动机	42
        4.1.1  三相交流异步感应电动机的结构组成	42
        4.1.2  三相交流异步感应电动机的工作原理	42
        4.1.3  三相交流异步感应电动机的接线方式	44
        4.1.4  三相交流异步感应电动机的铭牌数据	45
        4.1.5  三相交流异步感应电动机的机械特性	45
        4.1.6  三相交流异步感应电动机的调速方法	47
    4.2  三相交流电动机的变频调速原理	47
        4.2.1  变频调速时保持磁通量不变	47
        4.2.2  基频以上调速	48
        4.2.3  基频以下调速	48
    4.3  变频器的工作原理	49
        4.3.1  变频器的结构组成	49
        4.3.2  逆变电路的工作原理	52
        4.3.3  恒压频比的变频调速	53
        4.3.4  矢量控制方式的变频调速	54
    4.4  变频器的应用	55
        4.4.1  变频器的类型	55
        4.4.2  变频器的主要技术参数	56
        4.4.3  变频器的选用	57
        4.4.4  西门子G110变频器的原理框图与端子功能	58
    典型案例1  用简单低压电器作控制元件实现变频调速	59
    典型案例2  用较多低压电器作控制元件实现变频调速	60
    典型案例3  用PLC控制系统实现变频调速	60
    典型案例4  用西门子802C数控系统与G110变频器实现变频主轴控制	62
    思考与练习题4	63
    实训任务4  变频主轴控制系统设计、安装与调试	65

项目5  数控机床进给伺服系统的结构组成认识	71
    5.1  进给伺服系统的组成	72
    5.2  对进给伺服系统的基本要求	72
    5.3  进给伺服系统配置方案	74
        5.3.1  开环进给伺服系统配置方案	74
        5.3.2  半闭环进给伺服系统配置方案	74
        5.3.3  全闭环进给伺服系统配置方案	75
    思考与练习题5	75
    实训任务5  认识进给伺服系统的结构组成	77

项目6  步进伺服系统安装与调试	79
    6.1  步进电动机	80
        6.1.1  什么是步进电动机	80
        6.1.2  步进电动机的种类	80
        6.1.3  步进电动机的结构组成	81
        6.1.4  步进电动机的工作原理	81
    6.2  步进电动机的有关计算	82
        6.2.1  步距角	82
        6.2.2  步进电动机的转速	83
        6.2.3  脉冲当量	83
        6.2.4  步距角的选择	84
    6.3  步进电动机的运行特性	84
        6.3.1  矩角特性	84
        6.3.2  矩频特性	84
        6.3.3  工作频率	85
        6.3.4  步进电动机存在的问题	86
    6.4  步进驱动控制系统	86
        6.4.1  控制器	87
        6.4.2  步进驱动器	87
    6.5  步进伺服系统应用案例	87
        6.5.1  M535步进驱动器	87
        6.5.2  华中数控系统构成的开环进给驱动系统	89
    思考与练习题6	90
    实训任务6  步进伺服系统电气控制系统设计、安装与调试	91

项目7  交流通用伺服系统安装与调试	95
    7.1  伺服电动机	96
        7.1.1  什么是伺服电动机	96
        7.1.2  伺服电动机的结构组成	96
        7.1.3  伺服电动机的工作原理	96
        7.1.4  伺服电动机的铭牌	97
        7.1.5  交流伺服电动机的使用注意事项	98
        7.1.6  交流伺服电动机的检测方法	99
        7.1.7  伺服电动机与步进电动机的比较	99
    7.2  伺服驱动器	100
        7.2.1  通用伺服与专用伺服	101
        7.2.2  通用伺服驱动器的工作原理	101
        7.2.3  通用伺服驱动器的工作模式	104
        7.2.4  松下Minas A4系列伺服驱动器	105
    典型案例5  用华中数控系统与松下伺服驱动器实现伺服控制	109
    典型案例6  用西门子数控系统与松下伺服驱动器实现伺服控制	111
    思考与练习题7	113
    实训任务7  伺服电动机铭牌识读及电动机好坏检测	115
    实训任务8  交流通用伺服系统设计、安装与调试	119

项目8  西门子专用伺服驱动系统认识	123
    8.1  SIMODRIVE 611系列伺服驱动系统	124
        8.1.1  SIMODRIVE 611系列伺服的类型	124
        8.1.2  电源滤波器	124
        8.1.3  整流电抗器	124
        8.1.4  电源模块	125
        8.1.5  伺服驱动模块	127
    典型案例7  用西门子840D数控系统与SIMODRIVE 611D实现伺服控制	129
    8.2  SINAMICS S120系列伺服驱动系统	129
        8.2.1  模块型伺服驱动系统	129
        8.2.2　书本型伺服驱动系统	132
        8.2.3  装置型伺服驱动系统	134
        8.2.4  紧凑书本型伺服驱动系统	138
    典型案例8  用西门子840DSL数控系统与SINAMICS S120实现伺服控制	139
    8.3  SINAMICS S120 Combi伺服驱动产品	140
        8.3.1  电源滤波器	140
        8.3.2  电源电抗器	140
        8.3.3  S120 Combi功率模块	140
    8.4  西门子其他伺服驱动系统	141
        8.4.1  SINAMICS V60	141
        8.4.2  SINAMICS V70	142
        8.4.3  SINAMICS V90	143
    思考与练习题8	143
    实训任务9  认识西门子专用伺服驱动产品	145

项目9  发那科专用伺服驱动系统认识	149
    9.1  αi系列伺服驱动产品	150
        9.1.1  电源模块	150
        9.1.2  主轴放大器模块	150
        9.1.3  伺服放大器模块	151
        9.1.4  αi系列交流伺服电动机	151
    9.2  βi系列伺服驱动产品	151
        9.2.1  多伺服轴/主轴一体型伺服放大器βiSVSP	152
        9.2.2  独立型伺服放大器βiSV（FSSB接口）	152
        9.2.3  独立型伺服放大器βiSV（I/O link接口）	154
        9.2.4  βi系列交流伺服电动机	154
    思考与练习题9	156
    实训任务10  认识发那科专用伺服驱动产品	157

项目10  数控机床电气传动新技术的应用	159
    10.1  直线电动机	160
        10.1.1  直线电动机的结构	160
        10.1.2  直线电动机的分类	161
        10.1.3  直线电动机的工作原理	162
        10.1.4  直线电动机的应用案例	162
    10.2  其他新技术	163
        10.2.1  电主轴	163
        10.2.2  电滚珠丝杠	163
    思考与练习题10	164
参考文献	165

我国正在由制造大国向制造强国迈进，智能制造装备是实现智能制造的核心载体，是高端装备制造业的方向之一。智能制造装备指具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备，是先进的制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。数控机床是高端智能制造装备的基础，是典型的智能制造装备，数控机床、工业机器人等智能制造装备中的电气传动控制系统是智能制造装备的重要组成部分。随着高端智能制造装备的不断推进，数控设备、工业机器人在实际的工程项目中的应用越来越广泛，智能制造装备电气传动控制系统的应用设计、维修服务、安装调试等方面的人才缺乏，国家需要培养大批在智能制造领域的高素质技术人才。
        本书以数控机床为载体，讲述了智能制造装备的各种驱动电动机、驱动器的工作原理，以及电气传动控制系统应用案例，共10个项目。首先介绍了数控机床自动控制系统的结构组成；然后按照构成数控机床的必不可少的主轴驱动和进给驱动两个部分，逐一讲解了数控机床主轴驱动的控制要求、配置方案，用于直流主轴的直流电动机及直流调速器的工作原理、典型案例，用于变频主轴的三相交流异步感应电动机及变频器的工作原理、典型案例，数控机床进给驱动的控制要求、配置方案，用于开环进给伺服系统的步进电动机及步进驱动器的工作原理、典型案例，用于半闭环和全闭环进给伺服系统的伺服电动机及伺服驱动器的工作原理、典型案例，西门子数控系统的SIMODRIVE 611、SINAMICS S120专用伺服驱动系统，发那科数控系统的αi、βi专用伺服驱动系统；最后介绍了用于数控机床的直线电动机、电主轴、电滚珠丝杠等新型传动技术。
        本着理论够用，突出实践操作，力求体现职业教育的性质及培养目标，以项目组织安排教学的原则，本书的每一个项目先讲解了相关的基础知识，列举了大量的工程应用案例，再按工程实际应用，安排了相应的实践操作训练内容，可以满足项目学习、案例学习、模块化学习等不同的学习要求。各项目教学的学时安排建议如下（各校可根据实际专业背景和实践环境对学时进行适当调整）：
        项目    项目1    项目2    项目3    项目4    项目5    项目6    项目7    项目8    项目9    项目10    总计
        学时    4           4           16         16          4           8           16          6           4           2             80
        各相关项目的讲授顺序和内容叙述，体现了作者教学的思路，融入了作者在工程实践中的经验。在使用本书的过程中，各学校可以根据该思路，结合不同专业的具体培养目标，以及本学校的具体设备，对实训内容和学时做适当的调整。建议智能制造装备技术、数控技术等涉及数控机床的相关专业可以按本书顺序讲授全部内容，电气自动化技术、工业机器人技术、机电一体化技术等专业可以直接讲授项目3、项目4、项目6、项目7的内容，其余部分作为学生的拓展阅读材料。
        为落实知行合一、德技兼修的课程要求，编者介绍了几位身边的行业榜样和四川工匠的典型事迹，以激发学生对专业的热爱。
        本书由四川工程职业技术学院张斌任主编、盛维涛任副主编。编写分工为：项目1～2、项目5由张斌编写，项目3由秦敏、盛维涛编写，项目4由罗华富、王舒华编写，项目6由盛磊、冯华勇编写，项目7由曾颖峰、卢品岐编写，项目8由初宏伟、盛维涛编写，项目9由冯华勇、谭孝辉编写，项目10由卢品岐、盛维涛编写。全书由张斌统稿，由宋健进行主审。本书在编写过程中得到了四川工程职业技术学院电气信息工程系、智能制造产业学院和四川省装备制造业机器人应用技术工程实验室老师们的大力支持，在此表示感谢！
        因作者编写水平有限，书中难免有不足之处，恳请广大读者批评指正，提出宝贵意见。
        为了方便教师教学，本书配有免费的电子教学课件、习题参考答案、CAD原图等资源，有此需要的教师可登录华信教育资源网（http://www.hxedu.com.cn）免费注册后下载，有问题可在网站留言或与电子工业出版社（E-mail:hxedu@phei.com.cn）联系。

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