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数控机床伺服驱动系统的性能分析

2009年01月30日 10:19中国机床商务网点击:3545

    数控机床伺服驱动系统是指以机床移动部件(如工作台、动力头等,本书仅以工作台为例)的位置和速度作为控制量的自动控制系统,又称拖动系统。在数控机床上,伺服驱动系统接收来自插补装置或插补软件生成的进给脉冲指令,经过一定的信号变换及电压、功率放大,将其转化为机床工作台相对于切削刀具的运动。目前,这主要通过对交、直流伺服电机或步进电机等进给驱动元件的控制来实现。
    数控机床的伺服驱动系统作为一种实现切削刀具与工件间运动的进给驱动和执行机构,是数控机床的一个重要组成部分,它在很大程度上决定了数控机床的性能,如数控机床的最高移动速度、跟踪精度、定位精度等一系列重要指标取决于伺服驱动系统性能的优劣。因此,随着数控机床的发展,研究和开发高性能的伺服驱动系统,一直是现代数控机床研究的关键技术之一。
    对数控机床伺服驱动系统的主要性能要求有下列几点:
(1) 进给速度范围要大。不仅要满足低速切削进给的要求,如5mm/min,还要能满足高速进给的要求,如10000mm/min。
(2) 位移精度要高。伺服系统的位移精度是指指令脉冲要求机床工作台进给的位移量和该指令脉冲经伺服系统转化为工作台实际位移量之间的符合程度。两者误差愈小,伺服系统的位移精度愈高。目前,高精度的数控机床伺服系统位移精度可达到在全程范围内±5μm。通常,插补器或计算机的插补软件每发出一个进给脉冲指令,伺服系统将其转化为一个相应的机床工作台位移量,我们称此位移量为机床的脉冲当量。一般机床的脉冲当量为0.01~0.005mm脉冲,高精度的CNC机床其脉冲当量可达0.001mm脉冲。脉冲当量越小,机床的位移精度越高。
(3) 跟随误差要小。即伺服系统的速度响应要快。
(4) 伺服系统的工作稳定性要好。要具有较强的抗干扰能力,保证进给速度均匀、平稳,从而使得能够加工出粗糙度低的零件。
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