数控机床的伺服驱动系统 (2).pdf

数控机床的伺服驱动系统 数控机床的伺服驱动系统 伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的 自动控制系统，而在数控机床中，伺服系统主要指各坐 标轴进给驱动的位置控制系统，它由执行组件（如步进 www.91HMI.com www.PLC 电机、交直流电动机等）和相应的控制电路组成，包括 主驱动和进给驱动。伺服系统接收来自CNC装置的进 给脉冲，经变换和放大，再驱动各加工坐标轴按指令脉 冲运动。这些轴有的带动工作台，有的带动刀架，通过 几个坐标轴的综合联动，使刀具相对于工件产生各种复 杂的机械运动，加工出所要求的复杂形状工件。 现代电气自动控制技术 www.91HMI.com 数控机床的伺服驱动系统 4.3.1 伺服系统的性能 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它 们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概 括为以下几方面。 www.PLC www.91HMI.com 调速范围宽 要求伺服电动机有很宽的调速范围 和优良的调速特性，不仅要满足低速切削的要求， 如5mm ／min，还要能满足高速进给的要求，如 1000mm ／min，甚至更大的范围。 现代电气自动控制技术 www.91HMI.com 数控机床的伺服驱动系统 快速响应并无超调 位置伺服系统要有良好的快 速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快。这就 对伺服系统的动态性能提出两方面的要求。一般要求 www.PLC 电机速度由零到最大，或从最大减少到零，时间应控 www.91HMI.com 制在200ms 以下，甚至少于几十ms，且速度变化时不 应有超调。另一方面当负载突变时，过渡过程前沿要 陡，恢复时间要短，且无震荡，这样才能得到光滑的 加工表面。 现代电气自动控制技术 www.91HMI.com 数控机床的伺服驱动系统 高精度 为了满足数控加工精度的要求，关键是 保证数控机床的定位精度和进给跟踪精度。位置伺服 系统的定位精度一般要求能达到0.01～0.001mm，高 的可达到0.1 μm 。相应地，对伺服系统的分辨率也提 www.91HMI.com www.PLC 出了要求。当伺服系统接受CNC送来的一个脉冲时， 工作台相应移动的单位距离叫分辨率。目前的闭环伺 服系统都能达到1 μm 的分辨率。高精度数控机床也 可达到0.1 μm的分辨率，甚至更小。 现代电气自动控制技术 www.91HMI.com 数控机床的伺服驱动系统 低速大转矩 机床在低速切削时，切深和进给 都较大。现代数控机床通常是伺服电动机与丝杠直 连，没有降速齿轮，这就要求主轴电动机输出较大 转矩，即在低速时进给驱动要有大的转矩输出。 较高的工作稳定性 伺服系统的工作稳定性要 www.91HMI.com