數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié)。它是以機(jī)體運(yùn)動(dòng)部件的位置(或角度)和速度(或轉(zhuǎn)速)為控制量的系統(tǒng),包括主動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)兩部分,根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)(cnc)發(fā)出的動(dòng)作指令,伺服系統(tǒng)準(zhǔn)許、快速地完成各坐標(biāo)軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng),與主軸驅(qū)動(dòng)相配合,實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的高精度加工。因此,伺服動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的一個(gè)重要的組成部分,其性能的優(yōu)劣直接影響零件的加工質(zhì)量和工作效率。
不同類型的數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同。數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)對(duì)伺服系統(tǒng)的要求也有很大差別。歸根到底,數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服控制的要求,與任何系統(tǒng)對(duì)伺服控制的要求一樣,包括精度、快速性與穩(wěn)定性3 個(gè)方面。
數(shù)控機(jī)床的精度,除了受到機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)精度的影響之外,主要取決于伺服系統(tǒng)的調(diào)速范圍的大小和伺服系統(tǒng)最小分辨率精度。高精度的數(shù)控機(jī)床為保證尺寸精度和表面粗糙度的水平,有時(shí)要求進(jìn)給速度低于
數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)位置隨動(dòng)系統(tǒng)。所以同位置隨動(dòng)系統(tǒng)一樣,當(dāng)指令位移以某一速度變化時(shí),實(shí)際位移必須比指令位移滯后,這就是所謂的跟隨誤差。當(dāng)數(shù)控機(jī)床的各坐標(biāo)軸以不同的速度和不同的方向同時(shí)位移時(shí),跟隨誤差就會(huì)造成加工尺寸和形狀的誤差。切削進(jìn)給的速度越快,跟隨誤差對(duì)精度的影響就越大。提高伺服系統(tǒng)響應(yīng)的快速性是減小跟隨誤差、提高進(jìn)給速度的根本措施。但伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度并不可以無(wú)限制提高,并且任何提高都要以成本的上升為代價(jià)。所以對(duì)伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度的要求要限制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。一般情況下,數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給響應(yīng)時(shí)間應(yīng)該在200ms 以內(nèi)。
穩(wěn)定性是對(duì)伺服系統(tǒng)的最基本的要求,穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下,能在短暫的調(diào)節(jié)過(guò)程后,達(dá)到新的或者恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)。對(duì)伺服系統(tǒng)要求有較強(qiáng)的抗干擾能力,保證進(jìn)給速度的均勻、平穩(wěn).穩(wěn)定性直接影響數(shù)控加工的精度和表面粗糙度。
目前,在小型和經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床上還使用步進(jìn)電機(jī),中高檔數(shù)控機(jī)床大多采用直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,微處理器已開(kāi)始應(yīng)用于伺服系統(tǒng)中。高精度數(shù)控機(jī)床已經(jīng)采用交流數(shù)字伺服系統(tǒng),伺服電機(jī)的位置、速度等都已實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化,并采用了新的控制理論,實(shí)現(xiàn)了不受機(jī)械負(fù)荷變動(dòng)影響的高速響應(yīng)伺服系統(tǒng)。而液壓伺服系統(tǒng)由于發(fā)熱大、效率低、不易維修等缺點(diǎn),現(xiàn)已基本不采用。