數控機床的伺服系統(tǒng)是數控機床的數控系統(tǒng)與機床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié)。它是以機體運動部件的位置(或角度)和速度(或轉速)為控制量的系統(tǒng),包括主動伺服驅動系統(tǒng)和進給伺服驅動系統(tǒng)兩部分,根據數控系統(tǒng)(cnc)發(fā)出的動作指令,伺服系統(tǒng)準許、快速地完成各坐標軸的進給運動,與主軸驅動相配合,實現(xiàn)對工件的高精度加工。因此,伺服動系統(tǒng)是數控機床的一個重要的組成部分,其性能的優(yōu)劣直接影響零件的加工質量和工作效率。
不同類型的數控機床對伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同。數控機床的主軸驅動與進給驅動對伺服系統(tǒng)的要求也有很大差別。歸根到底,數控機床對伺服控制的要求,與任何系統(tǒng)對伺服控制的要求一樣,包括精度、快速性與穩(wěn)定性3 個方面。
數控機床的精度,除了受到機械傳動系統(tǒng)精度的影響之外,主要取決于伺服系統(tǒng)的調速范圍的大小和伺服系統(tǒng)最小分辨率精度。高精度的數控機床為保證尺寸精度和表面粗糙度的水平,有時要求進給速度低于
數控機床的進給系統(tǒng)實際上是一個位置隨動系統(tǒng)。所以同位置隨動系統(tǒng)一樣,當指令位移以某一速度變化時,實際位移必須比指令位移滯后,這就是所謂的跟隨誤差。當數控機床的各坐標軸以不同的速度和不同的方向同時位移時,跟隨誤差就會造成加工尺寸和形狀的誤差。切削進給的速度越快,跟隨誤差對精度的影響就越大。提高伺服系統(tǒng)響應的快速性是減小跟隨誤差、提高進給速度的根本措施。但伺服系統(tǒng)的響應速度并不可以無限制提高,并且任何提高都要以成本的上升為代價。所以對伺服系統(tǒng)的響應速度的要求要限制在一個合理的范圍之內。一般情況下,數控機床的進給響應時間應該在200ms 以內。
穩(wěn)定性是對伺服系統(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,能在短暫的調節(jié)過程后,達到新的或者恢復到原來的平衡狀態(tài)。對伺服系統(tǒng)要求有較強的抗干擾能力,保證進給速度的均勻、平穩(wěn).穩(wěn)定性直接影響數控加工的精度和表面粗糙度。
目前,在小型和經濟型數控機床上還使用步進電機,中高檔數控機床大多采用直流伺服電機和交流伺服電機。隨著數控技術的發(fā)展,微處理器已開始應用于伺服系統(tǒng)中。高精度數控機床已經采用交流數字伺服系統(tǒng),伺服電機的位置、速度等都已實現(xiàn)了數字化,并采用了新的控制理論,實現(xiàn)了不受機械負荷變動影響的高速響應伺服系統(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,現(xiàn)已基本不采用。