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)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。搖臂鉆床集中了傳統(tǒng)的自動機(jī)精密機(jī)床和萬能機(jī)床三者的優(yōu)點(diǎn)，將高效率、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、伺服電動機(jī)、機(jī)械傳動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。同時(shí)要求在方向變化時(shí)，不應(yīng)有反向間隙；動的損失。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)，電動機(jī)從電網(wǎng)(能量變?yōu)闄C(jī)械能；在制動時(shí)應(yīng)把電動機(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。
    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)械傳動后，電動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化范圍即可轉(zhuǎn)化±給速度的變化范圍。目前最先進(jìn)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)，即工作臺停止運(yùn)動時(shí)，要求電動機(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)今世界先進(jìn)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、制動、加速、減速等動態(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。一般電動機(jī)速度由0到最大，或從最大減少到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。