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伺服(servo)”在中英文里是一個音意都很接近的詞,,顧名思義,它表示“伺候服侍”,,的確,,它足按照數(shù)控系統(tǒng)的指令,對數(shù)控沖床進行忠誠的“伺候服侍”,,使機床各坐標軸嚴格地按照數(shù)控指令運動,,加工出合格零件。也就是說,,伺服系統(tǒng)是把數(shù)控信息轉化為機床進給運動的執(zhí)行機構,。數(shù)控沖床集中了傳統(tǒng)的自動機床、精密機床和通用機床三者的優(yōu)點,,將高效率,、高精度和高柔性集中于一體,而數(shù)控沖床技術水平的提高首先依賴于進給和主軸驅動特性的改善以及功能的擴大,,為此,,數(shù)控機床對進給伺服系統(tǒng)的位置控制、速度控制,、伺服電機,、機械傳動等方面都有很高的要求.下面將主要敘述前三者。
由于各種數(shù)控機床所完成的加工任務不同,,所以其對進給伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同,,但通常可概括為以下幾方面
1,、可逆運行
可逆運行要求能靈活地正反向運行,。在加工過程中,數(shù)控沖床工作臺處于隨機狀態(tài),,根據加工軌跡的要求,,隨時都可能實現(xiàn)正向或反向運動,同時要求在方向變化時,,不應有反向間隙和運動損失,。從能量的角度看,應能實現(xiàn)能量的可逆轉換,即在加工運行時,,電機從電網吸收能量變?yōu)闄C械能,;在制動時,應把電機的機械慣性能量變?yōu)殡娔芑仞伣o電網,,以實現(xiàn)快速制動,。
2.速度范圍寬
為適應不同的加工條件,例如所加工零件的材料,、類型,、尺寸、都位以及刀具的種類和冷卻方式等的不同,,要求數(shù)控沖床的進給能在很寬的范圍內無級變化,。這就要求伺服電機有很寬的調速范圍和優(yōu)異的調述特性。經過機械傳動后,,電動機轉速的變化范圍即可轉化為進給速度的變化范圍,。目前,最先進的水平是在進給脈沖當量為l LLm的情況下,,進給速度在0~ 240 m/min范圍內連續(xù)可調,。
對般數(shù)控沖床而言,進給速度在0~ 24 m/min時,,都可滿足加工要求,。通常在這樣的速度范圍還可以提出以更細致的技術要求:
(1)在1~24 000 mm/min即1 24 000調速范圍內時,要求速度均勻,、穩(wěn)定,、無爬行,且速度降小,。
(2)在1mm/rmn以下時,,具有一定的瞬時速度,但平均速度很低,。
(3)在零速度時,,即工作臺停止運動時,要求電機有電磁轉矩以維持定位精度,,使定位誤差不超過系統(tǒng)的允許范圍,,即電動機處于伺服鎖定狀態(tài)。
由于位置伺服系統(tǒng)足由速度控制單元和位置控制環(huán)節(jié)兩大部分組成的,,如果對速度控制系統(tǒng)也過分地追求像位置伺服控制系統(tǒng)那么大的調速范圍而又要可靠,、穩(wěn)定地工作,那么速度控制系統(tǒng)將會變得相當復雜,,既提高了成本又降低了可靠性,。
一般來說,,對于進給速度范圍為1:20 000的位置控制系統(tǒng)來說,在總的開環(huán)位置增益為20 (1/s)時,,只要保證速度控制單元具有1:1 000的調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,。當前,,代表當今世界先進水平的實驗系統(tǒng),其速度控制單元的調速范圍已達1:100 000,。
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