搖臂鉆床對伺服系統(tǒng)的基本要求

伺服系統(tǒng)是把數(shù)控信息轉(zhuǎn)化為機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。搖臂鉆床集中了傳統(tǒng)的自動(dòng)機(jī)精密機(jī)床和機(jī)床三者的優(yōu)點(diǎn)，將率、高精度和高柔性集于一體。而搖臂鉆床技術(shù)水平的提高首先依賴于進(jìn)給和主軸驅(qū)動(dòng)特性的改善以及功能的擴(kuò)大，為此搖臂鉆床對進(jìn)給系統(tǒng)的位置控制、速度控制、伺服電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)等方面都有很高的要求。由于各種搖臂鉆床所完成的加工任務(wù)不同，它們對進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同，但可概括為以下幾方面。

　　1.可逆運(yùn)行

　　可逆運(yùn)行要求能靈活地正反向運(yùn)行。在加工過程中，機(jī)床工作臺(tái)處于隨機(jī)狀態(tài)，根據(jù)加L跡的要求，隨時(shí)都可能實(shí)現(xiàn)正向或反向運(yùn)動(dòng)。同時(shí)要求在方向變化時(shí)，不應(yīng)有反向間隙;動(dòng)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(shí)，電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)（能量變?yōu)闄C(jī)械能;在制動(dòng)時(shí)應(yīng)把電動(dòng)機(jī)的機(jī)械慣性能量變?yōu)殡娔芑仞伣o電網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)快0動(dòng)。

　　2.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}卻方式等的不同，要求搖臂鉆床的進(jìn)給能在很寬的范圍內(nèi)無級變化。這就要求伺服電動(dòng)很寬的調(diào)速范圍和優(yōu)異的調(diào)速特性。經(jīng)過機(jī)械傳動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化范圍即可轉(zhuǎn)化±給速度的變化范圍。目前的水平，是在進(jìn)給脈沖當(dāng)量為1¨m的情況下，進(jìn)給速度）～240ITl/min范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。對一般搖臂鉆床而言，進(jìn)給速度范圍在0～24IIl/min時(shí)，都可滿足加工要求。通常在這樣的速度范圍還司以提出以下更細(xì)致的技術(shù)要求。

　　（1）在1～24 000mm/min（即1：24 ooo）調(diào)速范圍內(nèi)，要求速度均勻、穩(wěn)定、無爬行，且速度降低。

　　（2）在1mm/min以下時(shí)具有一定的瞬時(shí)速度，但平均速度很低。

　　（3）在零速度時(shí)，即工作臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，要求電動(dòng)機(jī)有電磁轉(zhuǎn)矩以維持定位精度，使盎位誤差不超過系統(tǒng)的允許范圍，即電動(dòng)機(jī)處于伺服鎖定狀態(tài)。

　　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，如果對速度控匍系統(tǒng)也過分地追求像位置伺服控制系統(tǒng)那么大的調(diào)速范圍而又要其可靠穩(wěn)定地工作，那么速度控制系統(tǒng)將會(huì)變得相當(dāng)復(fù)雜，既提高了成本又降低了121…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20s一1時(shí)，只要保證速度控制單元具有1：1 000的調(diào)搖臂鉆床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*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。

　　3.具有足夠的傳動(dòng)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(dòng)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(shí)，應(yīng)使進(jìn)給速度保持恒定。剛性良好的系統(tǒng)，速度受負(fù)載力矩變化的影響很小。通常要求承受額定力矩變化時(shí)，靜態(tài)速降應(yīng)小于5%，動(dòng)態(tài)速降應(yīng)小于10%。

　　4.快速響應(yīng)并無超調(diào)

　　為了保證輪廓切削形狀精度和搖臂鉆床低的加工表面粗糙度，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(dòng)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(dòng)、制動(dòng)、加速、減速等動(dòng)態(tài)過程中，為了提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量，則要求加/減速度足夠大，以縮短過渡過程時(shí)問。一般電動(dòng)機(jī)速度由0到zui大，或從zui大減少到0，時(shí)間應(yīng)控制在200ms以下，甚至少于幾十毫秒，且速度變化時(shí)不應(yīng)有超調(diào);

　　（2）當(dāng)負(fù)載突變時(shí)，過渡過程前沿要陡，恢復(fù)時(shí)間要短，且無振蕩。這樣才能得到光渭的加工表面。

　　5.高精度

　　為了滿足數(shù)控加工精度的要求，關(guān)鍵是保證搖臂鉆床的定位精度和進(jìn)給跟蹤精度。這也{是伺服系統(tǒng)靜態(tài)特性與動(dòng)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llam甚至0.1txm，高的可達(dá)到±0.01～-+0.005}，tm。

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