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数控机床的伺服驱动系统

    一、概述(熟悉)

 伺服驱动系统简称伺服系统(Serve system),是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。

 伺服系统的性能在很大程度上决定了数控机床的性能。

 (一)伺服驱动系统的分类

按控制对象和使用目的 进给伺服系统 用于控制机床各坐标轴的切削进给运动,是一种精密的位置跟踪、定位系统,它包括速度控制和位置控制。 
主轴伺服系统 用于控制机床主轴的旋转运动和切削过程中的转矩和功率,一般只以速度控制为主。 
辅助伺服系统 用在各类加工中心或多功能数控机床中,用来控制刀库、料库等辅助系统,一般多采用简易的位置控制。 
按伺服系统调节理论 数控机床的进给伺服系统可分为开环、闭环和半闭环系统。 
按驱动部件的动作原理 电液控制系统和电气控制系统,其中,电气控制系统分为步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机驱动系统。 
按反馈比较控制方式 脉冲比较、相位比较、幅值比较和全数字等伺服系统。 

 (二)数控机床对伺服驱动系统的要求

 对进给伺服驱动系统的要求:

高精度 要求伺服系统准确定位,即定位误差特别是重复定位误差要小,并且伺服系统的跟随精度高,即跟随误差小。一般定位精度达到μm级,高的要求达到±0.01~±0.005μm。 
快速响应,无超调 加工过程中,为了提高生产率和保证加工质量,要求加(减)速度足够大,以便缩短伺服系统过渡过程时间。一般电动机速度从零变到最高速,或从最高速降至零,时间在200毫秒以下,甚至小于几十毫秒。 
调速范围宽 为保证在任何情况下都能得到最佳切削条件,要求进给驱动必须具有足够宽的调速范围(至少达到1:1000,有些高性能系统已能达到1:100000)。而且通常是无级调速。 
低速大转矩 具有较强的过载能力。力矩波动要小,一般允许的波动数在3%左右。 
可靠性高 对环境的适应性强,性能稳定,使有寿命长,平均无故障间隔时间长。 

 对主轴驱动系统的要求:

 主轴驱动系统不仅应该具有宽的调速范围,而且能在尽可能宽的速度范围内保持恒功率输出。为了满足不同数控机床的加工要求,还对主轴驱动系统提出一些特殊要求,如:

 为了能在数控车床等机床上加工螺纹,要求主轴驱动与进给驱动实行同步控制;

 为了保证端面加工的表面粗糙度,要求数控车床、磨床等机床的主轴驱动系统具有恒线速切削功能;

 在加工中心上,由于自动换刀的需要,要求主轴驱动系统具有高精度的停位控制功能;

 有的数控机床还要求主轴驱动系统具有角度的控制功能。

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