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數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動系統(tǒng)的分類
日期：2010年12月06 來源：沈陽機(jī)床集團(tuán) 關(guān)鍵字：數(shù)控機(jī)床
數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)按其控制原理和有無位置檢測反饋環(huán)節(jié)分為開環(huán)系統(tǒng)、閉環(huán)系統(tǒng)和半閉環(huán)系統(tǒng)；按其用途和功能分為進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)和主軸驅(qū)動系統(tǒng)；按驅(qū)動執(zhí)行元件的動作原理分為電液控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。其中，電氣控制系統(tǒng)按所用驅(qū)動元件的類型，又有步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)之分。按反饋比較控制方式，數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)有脈沖比較伺服系統(tǒng)、相位比較伺服系統(tǒng)、幅值比較伺服系統(tǒng)和全數(shù)字伺服系統(tǒng)。
1．開環(huán)控制和閉環(huán)控制
(1)開環(huán)伺服系統(tǒng)
開環(huán)伺服系統(tǒng)構(gòu)成原理圖。它主要由步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動線路構(gòu)成。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令脈沖經(jīng)過驅(qū)動線路變換與放大，傳給步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)每接受一個指令脈沖，就旋轉(zhuǎn)一個角度，再通過齒輪副和絲杠螺母副帶動機(jī)床工作臺移動。步進(jìn)電lwj轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)過的角度取決于指令脈沖的頻率和個數(shù)，反映到工作臺上就是工作臺的移動速度和位移大小。然而，由于系統(tǒng)中沒有檢測和反饋環(huán)節(jié)，工作中移動是否到位，取決于步進(jìn)電杌的步距角精度、齒輪傳動間隙、絲杠螺母副的精度等，所以它的精度較低。但其結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)整，工作可靠，價格低廉。該系統(tǒng)應(yīng)用于精度要求不高的數(shù)控機(jī)床。
(2)閉環(huán)伺服系統(tǒng)
由于開環(huán)伺服系統(tǒng)只接受數(shù)控系統(tǒng)的指令脈沖，至于執(zhí)行情況的好壞系統(tǒng)則無法控制。如果能對執(zhí)行情況進(jìn)行監(jiān)控，其加工精度無疑會大大提高。圖5-3所示為閉環(huán)伺服系統(tǒng)構(gòu)成原理圖。數(shù)控機(jī)床它由比較環(huán)節(jié)、驅(qū)動線路（包括位置控制和速度控制）、伺服電機(jī)、檢測反饋單元等組成。安裝在機(jī)床工作臺的位置檢測裝置，將工作臺的實際位移量測出并轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)反饋線路與指令信號進(jìn)行比較，并將其差值經(jīng)伺服放大，控制伺服電機(jī)帶動工作臺移動，直到兩者差為零為止。
數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的誤差是CNC輸出的位置指令和機(jī)床工作臺（或刀架）實際位置的差值。在閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，位置測量元件直接安裝在機(jī)床移動部件上，其位置檢測包含了傳動鏈的全部誤差，其測量精度直接影響機(jī)床的控制精度。檢測裝置的精度指標(biāo)主要包括系統(tǒng)精度和系統(tǒng)分辨率。數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)精度是指在一定長度或轉(zhuǎn)角內(nèi)測量積累誤差的最大值，目前一般直線位移測量精度已達(dá)到±0 002~0 02mm/m，回轉(zhuǎn)角測量精度達(dá)到±107360。。系統(tǒng)分辨率是測量無件所能正確檢測的最小位移量，目前直線位移測量精度達(dá)到0. OOI一。．Oimm，角位移分辨率為2”。
不能認(rèn)為閉環(huán)伺服系統(tǒng)可以降低對傳動機(jī)構(gòu)的要求，它的許多因素會影響系統(tǒng)的動態(tài)特性，給調(diào)試和穩(wěn)定帶來困難，導(dǎo)致調(diào)整閉環(huán)環(huán)路時必須要降低位置增益，這又會對跟隨誤差與輪廓加工誤差產(chǎn)生不利影響。數(shù)控機(jī)床所以采用閉環(huán)方式時必須增大機(jī)床的剛性，改善滑動面的摩擦特性，減少傳動間隙，這樣才有可能提高位置增益。
閉環(huán)伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其調(diào)試和維護(hù)都有較大的技術(shù)難度，價格也較責(zé)。因此，一般只在大型精密數(shù)控機(jī)床上采用。
(3)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)
閉環(huán)伺服系統(tǒng)由于檢測的是機(jī)床最末端的位移量，其影響因素多而復(fù)雜，極易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，且其安裝調(diào)試都很復(fù)雜，而測量轉(zhuǎn)角則容易得多。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的測速發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器等轉(zhuǎn)角測量裝置直接裝在電機(jī)軸上。工作時將所測的轉(zhuǎn)角折算成工作臺的位移，再與指令值進(jìn)行比較，用比較后的差值控制移動部件移動，直到差值消除時才停止移動。這種不在機(jī)床末端而在中間某一部分拾取反饋信號的伺服系統(tǒng)就稱為半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。
由于這種系統(tǒng)拋開了一些諸如傳動系統(tǒng)剛度和摩擦阻尼等非線性因素，所以這種系統(tǒng)調(diào)試比較容易，穩(wěn)定性也好。盡管這種系統(tǒng)不反映反饋回路之外的誤差，但由于采用高分辨率的檢測元件，也可以荻得比較滿意的精度。這種系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于中小型數(shù)控機(jī)床上。
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閉環(huán)伺服系統(tǒng)1
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