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伺服系統(tǒng)對(duì)數(shù)控機(jī)床的影響分析
臥式數(shù)控機(jī)床由CNC控制器,伺服驅(qū)動(dòng)及電機(jī)、電器柜和數(shù)控機(jī)床的機(jī)架四部分組成。其工作原理是:通過(guò)CNC內(nèi)配置的編程軟件,將加工零件的的軌跡用坐標(biāo)的方式表達(dá)出來(lái),把這些信息轉(zhuǎn)化成能使驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的帶有功率的信號(hào)(脈沖串),控制伺服電機(jī)帶動(dòng)相應(yīng)軸來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡。同時(shí),刀架上配有數(shù)控車(chē)刀,通過(guò)按加工材質(zhì)配置相應(yīng)的刀具,對(duì)固定于主軸上的加工材料進(jìn)行切削,即可加工出相應(yīng)的工件。
在數(shù)控機(jī)床上,伺服調(diào)控系統(tǒng)是其*的一部分。其任務(wù)是把數(shù)控信息轉(zhuǎn)化為機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)控制。由于數(shù)控機(jī)床對(duì)產(chǎn)品加工時(shí)要求高,所以采用的伺服控制系統(tǒng)十分關(guān)鍵。
目前在數(shù)控機(jī)床上使用的伺服控制系統(tǒng),其優(yōu)點(diǎn)主要有:精度高,伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能復(fù)現(xiàn)輸入量的程度。包括定位精度和輪廓加工精度;穩(wěn)定性好,穩(wěn)定是指系統(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)。直接影響數(shù)控加工的精度和表面粗糙度;快速響應(yīng),快速響應(yīng)是伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的重要指標(biāo),它反映了系統(tǒng)的跟蹤精度;調(diào)速范圍寬,其調(diào)速范圍可達(dá)0—30m/min;低速大轉(zhuǎn)矩,進(jìn)給坐標(biāo)的伺服控制屬于恒轉(zhuǎn)矩控制,在整個(gè)速度范圍內(nèi)都要保持這個(gè)轉(zhuǎn)矩,主軸坐標(biāo)的伺服控制在低速時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩控制,能提供較大轉(zhuǎn)矩,在高速時(shí)為恒功率控制,具有足夠大的輸出功率。
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(lèi)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(hào),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、位置控制。可接收模擬指令和脈沖指令,各種參數(shù)均以數(shù)字方式設(shè)定,穩(wěn)定性好。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)。其將各種控制方式和不同規(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(shí)可由用戶設(shè)定代碼與相關(guān)的數(shù)據(jù)即自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)。配有數(shù)字接口,改變工作方式、更換電動(dòng)機(jī)規(guī)格時(shí),只需重設(shè)代碼即可,故也稱(chēng)伺服。
交流伺服已占據(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(gè)方面。一是系統(tǒng)功率驅(qū)動(dòng)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;二是基于微處理器嵌入式平臺(tái)技術(shù)的成熟,將促進(jìn)先進(jìn)控制算法的應(yīng)用;三是網(wǎng)絡(luò)化制造模式的推廣及現(xiàn)場(chǎng)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。
目前在機(jī)床行業(yè),國(guó)內(nèi)外眾多廠商都有該行業(yè)的伺服產(chǎn)品,其中國(guó)外的西門(mén)子、博世力士樂(lè),國(guó)內(nèi)的東能、匯川、臺(tái)達(dá)等產(chǎn)品在2011年的市場(chǎng)表現(xiàn)較好。
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