0 前言

　　數(shù)控技術(shù)是利用數(shù)字化的信息對機(jī)床以及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要部分，它隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)都是由計(jì)算機(jī)來完成以前硬件數(shù)控所做的工作，因此，有時也將其稱為計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)是以微處理器技術(shù)為特征，并隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、通訊技術(shù)和精密測量技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展完善的一種先進(jìn)加工制造系統(tǒng)。

1 數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)分析

　　1.1 數(shù)控系統(tǒng)的組成及應(yīng)用

　　數(shù)控機(jī)床由數(shù)字程序?qū)崿F(xiàn)機(jī)床控制。數(shù)控機(jī)床具有自動換刀裝置，工作自動進(jìn)給、裝卸、刀具壽命檢測系統(tǒng)和排屑等各種附加裝置，可以進(jìn)行長時間的無人運(yùn)轉(zhuǎn)加工。數(shù)控機(jī)床加工過程的精度和效率很大程度上取決于刀具的進(jìn)給精度及其與主軸旋轉(zhuǎn)速度的協(xié)調(diào)關(guān)系。

　　如圖1所示，數(shù)控機(jī)床一般由五部分組成。其中數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都采用計(jì)算機(jī)控制CNC裝置。它具備的主要功能有：1)多坐標(biāo)控制；2)實(shí)現(xiàn)多種函數(shù)插補(bǔ)；3)多種程序輸入功能，以及編輯和修改功能；4)信息轉(zhuǎn)換功能；5)補(bǔ)償功能；6)多種加工方式選擇；7)故障自診斷功能；8)顯示功能；9)通訊與聯(lián)網(wǎng)功能。CNC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。數(shù)控系統(tǒng)是嚴(yán)格按照數(shù)控程序?qū)�工件進(jìn)行自動加工的。數(shù)控加工程序按照零件加工的軌跡信息、工藝信息和開關(guān)命令等。

圖1數(shù)控機(jī)床的組成

圖2 CNC系統(tǒng)框圖 

　　1.2 數(shù)控機(jī)床中的伺服系統(tǒng)

　　伺服系統(tǒng)是以機(jī)械運(yùn)動的驅(qū)動設(shè)備——電動機(jī)為控制對象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在自動控制理論的指導(dǎo)下組成的電氣傳動自動控制系統(tǒng)。這類系統(tǒng)控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動機(jī)械的運(yùn)動要求。具體在數(shù)控機(jī)床中，伺服系統(tǒng)接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的位移、速度指令，經(jīng)變換、放大與調(diào)整后，由電動機(jī)和機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動機(jī)床坐標(biāo)軸、主軸等，帶動工作臺及刀架，通過軸的聯(lián)動使刀具相對工件產(chǎn)生各種復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動，從而加工出用戶所要求的復(fù)雜形狀的工件。作為數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，伺服系統(tǒng)將電力電子器件、控制、驅(qū)動及保護(hù)等集為一體，并隨著數(shù)字脈寬調(diào)制技術(shù)、特種電機(jī)材料技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)歷了從步進(jìn)伺服系統(tǒng)到直流伺服系統(tǒng)，進(jìn)而到交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展歷程。數(shù)控機(jī)床的精度和速度等技術(shù)指標(biāo)往往主要取決于伺服系統(tǒng)。

　數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)主要有兩種：進(jìn)給伺服系統(tǒng)和主軸伺服系統(tǒng)。進(jìn)給伺服系統(tǒng)是指一般概念的伺服系統(tǒng)，它包括速度控制環(huán)和位置控制環(huán)。進(jìn)給伺服系統(tǒng)完成各坐標(biāo)軸的進(jìn)給運(yùn)動，具有定位和輪廓跟蹤功能，是數(shù)控機(jī)床中要求最高的伺服系統(tǒng)，它的性能決定了數(shù)控機(jī)床的最大進(jìn)給速度和定位精度等。嚴(yán)格來說，一般的主軸控制只是一個速度控制系統(tǒng)。主要實(shí)現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，提供切削過程中的轉(zhuǎn)矩和功率，且保證任意轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，完成在轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的無級變速。具有C軸控制的主軸和進(jìn)給伺服系統(tǒng)一樣，為一般概念的位置伺服控制系統(tǒng)。而隨著高速加工技術(shù)的發(fā)展，對主軸伺服系統(tǒng)的要求也越來越高。此外，刀庫的位置控制是為了在刀庫的不同位置選擇刀具，與進(jìn)給坐標(biāo)軸的位置控制相比，性能要低得多，故稱為簡易位置伺服系統(tǒng)。

　　1.3 數(shù)控機(jī)床對伺服系統(tǒng)的要求

　　由于各種數(shù)控機(jī)床所完成的加工任務(wù)不同，它們對伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同。但通常可以概括為以下幾個方面：

　　a)可逆運(yùn)行：可逆運(yùn)行要求能靈活地雙向運(yùn)行。在加工過程中，機(jī)床工作臺處于隨機(jī)狀態(tài)，根據(jù)加工軌跡的要求，隨時都可以實(shí)現(xiàn)正向和反向運(yùn)動。同時要求在方向變化時，不應(yīng)有反向間隙和運(yùn)動的損失。從能量角度看，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)能量的可逆轉(zhuǎn)換，即在加工運(yùn)行時，電動機(jī)從電網(wǎng)吸收能量變換為機(jī)械能；在制動時應(yīng)把電動機(jī)的機(jī)械慣性能量變?yōu)殡娔芊答伣o電網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)快速制動；

　　b)速度范圍寬：為適應(yīng)不同的加工條件，例如所加工零件的材料、類型、尺寸、部位以及刀具的種類和冷卻方式等的不同，要求數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)能在很寬的范圍內(nèi)無級變換。這就要求伺服電動機(jī)有很寬的調(diào)速范圍和優(yōu)異的調(diào)速性能。經(jīng)過機(jī)械傳動后，電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化范圍即可轉(zhuǎn)化為進(jìn)給速度的變化范圍。目前最先進(jìn)的水平是在進(jìn)給脈沖當(dāng)量為1μm的情況下，進(jìn)給速度在0～240m／nn范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。對一般數(shù)控機(jī)床而言，進(jìn)給速度范圍在0～24m／min時，都可滿足加工要求。由于位置伺服系統(tǒng)是由速度控制單元和位置控制環(huán)節(jié)兩大部分組成的，如果對速度控制系統(tǒng)也過分地追求像位置伺服系統(tǒng)那么大的調(diào)速范圍而又要可靠穩(wěn)定的工作，那么速度控制系統(tǒng)將會變得相當(dāng)復(fù)雜，既提高了成本又降低了可靠性。一般來說，對于進(jìn)給速度范圍為1：20 000的位置控制系統(tǒng)，在總的開環(huán)位置增益為201／S時，只要保證速度控制單元具有l(wèi)：1 000的調(diào)速范圍就可以滿足需要，這樣可使速度控制單元線路既簡單又可靠。當(dāng)然，代表當(dāng)今世界先進(jìn)水平的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，速度控制單元調(diào)速范圍已達(dá)1：100 000；：

　　c)具有足夠的傳動剛性和高的速度穩(wěn)定性：這就要求伺服系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜態(tài)與動態(tài)負(fù)載特性，即伺服系統(tǒng)在不同的負(fù)載情況下或切削條件發(fā)生變化時，應(yīng)使進(jìn)給速度保持恒定。剛性良好的系統(tǒng)，速度負(fù)載受負(fù)載力矩變化的影響很小。通常要求承受額定力矩變換時，靜態(tài)速降應(yīng)小于5％，動態(tài)速降應(yīng)小于10％；

　　d)快速響應(yīng)并無超調(diào)：為了保證輪廓切削形狀精度和高的加工表面粗糙度，對位置伺服系統(tǒng)除了要求有較高的定位精度外，還要求有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，這就對伺服系統(tǒng)的動態(tài)性能提出兩方面的要求：1)在伺服系統(tǒng)處于頻繁地啟動、制動、加速和減速等動態(tài)過程，為了提高生產(chǎn)率和保證加工品質(zhì)，則要求加減速度足夠大，以縮短過渡時間。一般電機(jī)速度由0到最大，或從最大降低到0，時間應(yīng)控制在200nlS以下，甚至小于幾十毫秒，且速度變化時不應(yīng)有超調(diào)；另一方面是當(dāng)負(fù)載突然變化時，過渡過程前沿要陡，恢復(fù)時間要短、且無振蕩。這樣才能得到光滑的加工表面；

　　e)精度高：為了滿足數(shù)控加工精度的要求，關(guān)鍵是保證數(shù)控機(jī)床的定位精度和進(jìn)給跟蹤精度。這也是伺服系統(tǒng)靜態(tài)特性和動態(tài)特性指標(biāo)是否優(yōu)良的具體表現(xiàn)。位置伺服系統(tǒng)的定位精度一般要求能達(dá)到1弘m甚至0．1腳，高的可以達(dá)到0.01～0.005m。相應(yīng)地，對伺服系統(tǒng)的分辨力也提出了要求。當(dāng)伺服系統(tǒng)接受CNC送來的一個脈沖時，工作臺相應(yīng)移動的單位距離叫分辨力。系統(tǒng)分辨力取決于系統(tǒng)穩(wěn)定工作性能和所使系統(tǒng)用的位置檢測元件。目前的閉環(huán)伺服都能達(dá)到0．1腳的分辨力，甚至更小；

　　f)低速大轉(zhuǎn)矩：機(jī)床的加工特點(diǎn)，大多是低速時進(jìn)行切削，即在低速時進(jìn)給驅(qū)動要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。

2 進(jìn)給伺服系統(tǒng)

　　進(jìn)給伺服系統(tǒng)的現(xiàn)狀及展望：數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)是以機(jī)床移動部件的位置和速度為控制量，接受來自插補(bǔ)裝置或插補(bǔ)軟件生成的進(jìn)給脈沖指令，經(jīng)過一定的信號變換以及電壓、功率放大，檢測反饋，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)床工作臺相對于刀具運(yùn)動軌跡的控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖如圖3所示。數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置控制、速度控制、伺服電動機(jī)和機(jī)械傳動等方面都有很高的要求。具體有位置精度、定位精度、穩(wěn)定性快速響應(yīng)無超調(diào)和寬調(diào)速范圍等。根據(jù)系統(tǒng)使用的電動機(jī)，進(jìn)給伺服可細(xì)分為步進(jìn)伺服、直流伺服、交流伺服和直線伺服。

圖3伺服系統(tǒng)的基本方框圖

　　2.1 步進(jìn)伺服系統(tǒng)

　　步進(jìn)伺服是一種用脈沖信號進(jìn)行控制，并將脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移的控制系統(tǒng)。其角位移與脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，通過改變脈沖頻率可調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。如果停機(jī)后某些繞組仍保持通電狀態(tài)，則系統(tǒng)還具有自鎖能力。步進(jìn)電動機(jī)每轉(zhuǎn)一周都有固定的步數(shù)，如500步、1 000步、50 000步，等等，從理論上講其步距誤差不會累計(jì)。步進(jìn)伺服結(jié)構(gòu)簡單，符合系統(tǒng)數(shù)字化發(fā)展需要，但精度差、能耗高、速度低，且其功率越大移動速度越低。特別是步進(jìn)伺服易于失步，使其主要用于速度與精度要求不高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床及舊設(shè)備改造。但近年發(fā)展起來的恒斬波驅(qū)動、PWM驅(qū)動、微步驅(qū)動、超微步驅(qū)動和混合伺服技術(shù)，使得步進(jìn)電動機(jī)的高低頻特性得到了很大的提高，特別是隨著智能超微步驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，將把步進(jìn)伺服的性能提高到一個新的水平。

　　2.2 直流伺服系統(tǒng)

　　直流伺服系統(tǒng)常用的伺服電機(jī)有小慣量直流伺服電機(jī)和永磁直流伺服電機(jī)。小慣量伺服電機(jī)最大限度減少了電樞的轉(zhuǎn)動慣量，所以能獲得更好的快速性。在早期的數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用較多，現(xiàn)在也有應(yīng)用。小慣量伺服電機(jī)一般都設(shè)計(jì)成有高的額定轉(zhuǎn)速和低的慣量，所以應(yīng)用時，要經(jīng)過中間機(jī)械傳動才能與絲杠相連接。

　　永磁直流伺服電機(jī)能在較大過載轉(zhuǎn)矩下長時間工作以及電機(jī)的慣量較大，能直接與絲杠相連而不需中間傳動裝置。此外，它還有一個特點(diǎn)是可在低速下運(yùn)轉(zhuǎn)，如能在1r/min甚至在0.1r/min下平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，這種直流伺服系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床上獲得了廣泛的應(yīng)用，自20世紀(jì)70年代至80年代中期，它在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用占絕對統(tǒng)治地位，至今，許多數(shù)控機(jī)床上仍使用這種電機(jī)的直流伺服系統(tǒng)。永磁直流伺服電機(jī)的缺點(diǎn)是有電刷，限制了轉(zhuǎn)速的提高，一般額定轉(zhuǎn)速為1 000-1 800r/min，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。

　　直流伺服的工作原理是建立在電磁力定律基礎(chǔ)上。與電磁轉(zhuǎn)矩相關(guān)的是互相獨(dú)立的兩個變量主磁通與電樞電流，它們分別控制勵磁電流與電樞電流，可方便地進(jìn)行轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速控制。另一方面從控制角度看，直流伺服的控制是一個單輸入單輸出的單變量控制系統(tǒng)，經(jīng)典控制理論完全適用于這種系統(tǒng)，因此，直流伺服系統(tǒng)控制簡單，調(diào)速性能優(yōu)異，在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動中曾占據(jù)著主導(dǎo)地位。然而，從實(shí)際運(yùn)行考慮，直流伺服電動機(jī)引人了機(jī)械換向裝置，但其成本高、故障多和維護(hù)困難，經(jīng)常因碳刷產(chǎn)生的火花而影響生產(chǎn)，并對其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。同時機(jī)械換向器的換向能力，限制了電動機(jī)的容量和速度。電動機(jī)的電樞在轉(zhuǎn)子上使得電動機(jī)效率低、散熱差。為了改善換向能力，減小電樞的漏感，轉(zhuǎn)子變得短粗，影響了系統(tǒng)的動態(tài)性能。

　　2.3 交流伺服系統(tǒng)

　　針對直流電動機(jī)的缺陷，如果將其做“里翻外”的處理，即把電驅(qū)繞組裝在定子、轉(zhuǎn)子為永磁部分，由轉(zhuǎn)子軸上的編碼器測出磁極位置，就構(gòu)成了永磁無刷電動機(jī)，同時隨著矢量控制方法的實(shí)用化，使交流伺服系統(tǒng)具有良好的伺服特性。其寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度、快速動態(tài)響應(yīng)及四象限運(yùn)行等良好的技術(shù)性能，使其動、靜態(tài)特性已完全可與直流伺服系統(tǒng)相媲美。同時可實(shí)現(xiàn)弱磁高速控制，拓寬了系統(tǒng)的調(diào)速范圍，適應(yīng)了高性能伺服驅(qū)動的要求。目前，在機(jī)床進(jìn)給伺服中采用的主要是永磁同步交流伺服系統(tǒng)有三種類型:模擬形式、數(shù)字形式和軟件形式。模擬伺服用途單一，只接收模擬信號，位置控制通常由上位機(jī)實(shí)現(xiàn);數(shù)字伺服可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，如做速度、力矩和位置控制�？山邮漳�擬指令和脈沖指令，各種參數(shù)均以數(shù)字方式設(shè)定，穩(wěn)定性好，且具有較豐富的自診斷、報(bào)警功能;軟件伺服是基于微處理器的全數(shù)字伺服系統(tǒng)�？蓪⒏鞣N控制方式和不同規(guī)格、功率的伺服電機(jī)的監(jiān)控程序以軟件實(shí)現(xiàn)。使用時可由用戶設(shè)定代碼與相關(guān)的數(shù)據(jù)即自動進(jìn)人工作狀態(tài)。配有數(shù)字接日，改變工作方式、更換電動機(jī)規(guī)格時，只需重設(shè)代碼即可，故也稱萬能伺服。交流伺服己占據(jù)了機(jī)床進(jìn)給伺服的主導(dǎo)地位，并隨著新技術(shù)的發(fā)展而不斷完善，具體體現(xiàn)在三個方面:1)系統(tǒng)功率驅(qū)動裝置中的電力電子器件不斷向高頻化方向發(fā)展，智能化功率模塊得到普及與應(yīng)用;2)基于微處理器嵌人式平臺技術(shù)的成熟，將促進(jìn)先進(jìn)控制算法的應(yīng)用;3)網(wǎng)絡(luò)化制造模式的推廣及現(xiàn)場總線技術(shù)的成熟，將使基于網(wǎng)絡(luò)的伺服控制成為可能。

　　2.4 直線伺服系統(tǒng)

　　直線伺服系統(tǒng)采用的是一種直接驅(qū)動(direct drive)方式，與傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)傳動方式相比，最大特點(diǎn)是取消了電動機(jī)到工作臺間的一切機(jī)械中間傳動環(huán)節(jié)，即把機(jī)床進(jìn)給傳動鏈的長度縮短為零。這種“零傳動”方式，帶來了旋轉(zhuǎn)驅(qū)動方式無法達(dá)到的性能指標(biāo)，如加速度可達(dá)3g以上，為傳統(tǒng)驅(qū)動裝置的10-20倍，進(jìn)給速度是傳統(tǒng)的4-5倍。從電動機(jī)的工作原理來講，直線電動機(jī)有直流、交流、步進(jìn)、永磁、電磁、同步和異步等多種方式;而從結(jié)構(gòu)來講，又有動圈式、動鐵式、平板型和圓筒型等形式。目前應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床上的主要有高精度、高頻響、小行程直線電動機(jī)與大推力、長行程、高精度直線電動機(jī)兩類。直線伺服是高速高精數(shù)控機(jī)床的理想驅(qū)動模式，受到機(jī)床廠家的重視，技術(shù)發(fā)展迅速。在2001年歐洲機(jī)床展上，有幾十家公司展出直線電動機(jī)驅(qū)動的高速機(jī)床，快移速度達(dá)100-120m/min，加速度1.5-2g，其中尤以德國DMC;公司與日本MAZAK公司最具代表性。2000年DMC;公司已有28種機(jī)型采用直線電動機(jī)驅(qū)動，年產(chǎn)1 500多臺，約占總產(chǎn)量的1 /3。而MAZAI<公司最近也將推出基于直線伺服系統(tǒng)的超音速加工中心，切削速度2 720m/s，主軸最高轉(zhuǎn)速80 000r/min，快移速度SOOm/min，加速度6g。所有這些，都標(biāo)志著以直線電動機(jī)驅(qū)動為代表的第二代高速機(jī)床，將取代以高速滾珠絲杠驅(qū)動為代表的第一代高速機(jī)床,并在使用中逐步占據(jù)主導(dǎo)地位。

3 主軸伺服系統(tǒng)

　　主軸伺服系統(tǒng)的現(xiàn)狀及展望:主軸伺服提供加工各類工件所需的切削功率，因此，只需完成主軸調(diào)速及正反轉(zhuǎn)功能。但當(dāng)要求機(jī)床有螺紋加工、準(zhǔn)停和恒線速加工等功能時，對主軸也提出了相應(yīng)的位置控制要求，因此，要求其輸出功率大，具有恒轉(zhuǎn)矩段及恒功率段，有準(zhǔn)�？刂�，主軸與進(jìn)給聯(lián)動。與進(jìn)給伺服一樣，主軸伺服經(jīng)歷了從普通二相異步電動機(jī)傳動到直流主軸傳動。隨著微處理器技術(shù)和大功率晶體管技術(shù)的進(jìn)展，現(xiàn)在又進(jìn)人了交流主軸伺服系統(tǒng)的時代。

　　3.1 交流異步伺服系統(tǒng)

　　交流異步伺服通過在三相異步電動機(jī)的定子繞組中產(chǎn)生幅值、頻率可變的正弦電流，該正弦電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與電動機(jī)轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的感應(yīng)電流相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)。其中，正弦電流的幅值可分解為給定或可調(diào)的勵磁電流與等效轉(zhuǎn)子力矩電流的矢量和;正弦電流的頻率可分解為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差之和，以實(shí)現(xiàn)矢量化控制。交流異步伺服通常有模擬式、數(shù)字式兩種方式。與模擬式相比，數(shù)字式伺服加速特性近似直線，時間短，且可提高主軸定位控制時系統(tǒng)的剛性和精度，操作方便，是機(jī)床主軸驅(qū)動采用的主要形式。然而交流異步伺服存在兩個主要問題:1)轉(zhuǎn)子發(fā)熱，效率較低，轉(zhuǎn)矩密度較小，體積較大;2)功率因數(shù)較低。因此，要獲得較寬的恒功率調(diào)速范圍，要求較大的逆變器容量。

　　3.2 交流同步伺服系統(tǒng)

　　近年來，隨著高能低價(jià)永磁體的開發(fā)和性能的不斷提高，使得采用永磁同步調(diào)速電動機(jī)的交流同步伺服系統(tǒng)的性能日益突出，為解決交流異步伺服存在的問題帶來了希望。與采用矢量控制的異步伺服相比，永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子溫度低，軸向連接位置精度高，要求的冷卻條件不高，對機(jī)床環(huán)境的溫度影響小，容易達(dá)到極小的低限速度。即使在低限速度下，也可作恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，特別適合強(qiáng)力切削加工。同時其轉(zhuǎn)矩密度高，轉(zhuǎn)動慣量小，動態(tài)響應(yīng)特性好，特別適合高生產(chǎn)率運(yùn)行。較容易達(dá)到很高的調(diào)速比，允許同一機(jī)床主軸具有多種加工能力，既可以加工像鋁一樣的低硬度材料，也可以加工很硬很脆的合金，為機(jī)床進(jìn)行最優(yōu)切削創(chuàng)造了條件。

　　3.3 電主軸

　　電主軸是電動機(jī)與主軸融合在一起的產(chǎn)物，它將主軸電動機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子直接裝入主軸組件的內(nèi)部，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子即為主軸的旋轉(zhuǎn)部分，由于取消了齒輪變速箱的傳動與電動機(jī)的連接，實(shí)現(xiàn)了主軸系統(tǒng)的一體化、“零傳動”。因此，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、慣性小、動態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)，并可改善機(jī)床的動平衡，避免振動和噪聲，在超高速切削機(jī)床上得到了廣泛的應(yīng)用。從理論上講，電主軸為一臺高速電動機(jī)，其既可使用異步交流感應(yīng)電動機(jī)，也可使用永磁同步電動機(jī)。電主軸的驅(qū)動一般使用矢量控制的變頻技術(shù)，通常內(nèi)置一脈沖編碼器來實(shí)現(xiàn)相位控制及與進(jìn)給的準(zhǔn)確配合。由于電主軸的工作轉(zhuǎn)速極高，對其散熱、動平衡、潤滑等提出了特殊的要求。在應(yīng)用中必須妥善解決，才能確保電主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)和精密加工。

　　作為數(shù)控機(jī)床的重要功能部件，伺服系統(tǒng)的特性一直是影響加工性能的重要指標(biāo)。圍繞伺服系統(tǒng)動態(tài)特性與靜態(tài)特性的提高，近年來發(fā)展了多種伺服驅(qū)動技術(shù)�？梢灶A(yù)見隨著超高速切削、超精密加工、網(wǎng)絡(luò)制造等先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，具有網(wǎng)絡(luò)接口的全數(shù)字伺服系統(tǒng)、直線電動機(jī)以及高速電主軸等將成為數(shù)控機(jī)床行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)，并成為伺服系統(tǒng)的發(fā)展方向。 

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

轉(zhuǎn)載請注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.ezxoed.cn/

本文標(biāo)題：伺服系統(tǒng)在數(shù)控中的應(yīng)用

本文網(wǎng)址：http://www.ezxoed.cn/html/consultation/10839310926.html