圖 5-7 步進式伺服系統原理框圖

下面從步進式伺服系統如何實現對機床工作臺移動的移動量、速度和移動方向進行控制三個方面，對其工作原理進行介紹。

1.?工作臺位移量的控制

數控機床控制系統發出的 個進給脈沖，經驅動線路之后，變成控制步進電機定子繞組通電、斷電的電平信號變化次數 ，使步進電機定子繞組的通電狀態變化 次。由步進電機工作原理可知，定子繞組通電狀態的變化次數 決定了步進電機的角位移 , ( 即步距角)。該角位移經絲杠、螺母之后轉變為工作臺的位移量 ， (t為螺距)。即進給脈沖的數量 →定子繞組通電狀態變化次數f→步進電機的轉角f→工作臺位移量 。

2.?工作臺進給速度的控制

機床控制系統發出的進給脈沖的頻率 ，經驅動控制線路之后，表現為控制步進電機定子繞組通電、斷電的電平信號變化頻率，也就是定子繞組通電狀態變化頻率。而定子繞組通電狀態的變化頻率 決定了步進電機轉子的轉速ω。該轉子轉速ω經絲杠螺母轉換之后，體現為工作臺的進給速度v。即進給脈沖的頻率f→定子繞組通電狀態的變化頻率f→步進電機的轉速ω→工作臺的進給速度v。

3.?工作臺運動方向的控制

當控制系統發出的進給脈沖是正向時，經驅動控制線路，使步進電機的定子各繞組按一定的順序依次通電、斷電；當進給脈沖是負向時，驅動控制線路則使定子各繞組按與進給脈沖是正向時相反的順序通電、斷電。由步進電機的工作原理可知，通過步進電機定子繞組通電順序的改變，可以實現對步進電機正轉或反轉的控制，從而實現對工作臺的進給方向的控制。

綜上所述，在開環步進式伺服系統中，輸入的進給脈沖的數量、頻率、方向，經驅動控制線路和步進電機，轉換為工作臺的位移量、進給速度和進給方向，從而實現對位移的控制。

步進電機的驅動控制線路

根據步進式伺服系統的工作原理，步進電機驅動控制線路的功能是，將具有一定頻率 、一定數量N和方向的進給脈沖轉換成控制步進電機各相定子繞組通斷電的電平信號。電平信號的變化頻率、變化次數和通斷電順序與進給指令脈沖的頻率、數量和方向對應。為了能夠實現該功能，一個較完整的步進電機的驅動控制線路應包括脈沖混合電路、加減脈沖分配電路、加減速電路、環形分配器和功率放大器(見圖5--8)，并應能接收和處理各種類型的進給指令控制信號如自動進給信號、手動信號和補償信號等。脈沖混合電路、加減脈沖分配電路、加減速電路和環形分配器可用硬件線路來實現，也可用軟件來實現。