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第三節　數控機床的伺服驅動系統

一、概述

伺服驅動系統是一種以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統。

對于數控機床，如果說CNC裝置是數控機床的“大腦”，是發布“命令”的“指揮機構”，那么伺服系統便是數控機床的“四肢”，是一種“執行機構”，能夠準確地執行由CNC裝置發出的運動命令。

伺服系統的性能在很大程度上決定了數控機床的性能。例如，數控機床的最高移動速度、跟蹤精度、定位精度等重要指標，均取決于進給伺服系統的特性。

(一)伺服驅動系統的分類

1.按控制對象和使用目的的不同，數控機床伺服系統可分為進給伺服系統、主軸伺服系統和輔助伺服系統。

(1)進給伺服系統用于控制機床各坐標軸的切削進給運動，是一種精密的位置跟蹤、定位系統，它包括速度控制和位置控制。

(2)主軸伺服系統用于控制機床主軸的旋轉運動和切削過程中的轉矩和功率，一般只以速度控制為主。

(3)輔助伺服系統用在各類加工中心或多功能數控機床中，用來控制刀庫、料庫等輔助系統，一般多采用簡易的位置控制。

2.按伺服系統調節理論，數控機床的進給伺服系統可分為開環、閉環和半閉環系統。

3.按驅動部件的動作原理又可將其分為電液控制系統和電氣控制系統。其中，電氣控制系統又有步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機驅動系統之分。

4.按反饋比較控制方式，數控機床的進給伺服系統有脈沖比較、相位比較、幅值比較和全數字等伺服系統之分。

(二)數控機床對伺服驅動系統的要求

(Ⅰ)總體要求：

1.高精度。要求伺服系統準確定位，即定位誤差特別是重復定位誤差要小，并且伺服系統的跟隨精度高，即跟隨誤差小。一般定位精度達到μm級，高的要求達到±0.01～±0.005μm。

2.快速響應，無超調。加工過程中，為了提高生產率和保證加工質量，要求加(減)速度足夠大，以便縮短伺服系統過渡過程時間。一般電動機速度從零變到最高速，或從最高速降至零，時間在200毫秒以下，甚至小于幾十毫秒。

3.調速范圍寬。為保證在任何情況下都能得到最佳切削條件，要求進給驅動必須具有足夠寬的調速范圍(至少達到1：1000，有些高性能系統已能達到1：100000)，而且通常是無級調速。

4.低速大轉矩，而且具有較強的過載能力。

5.可靠性高，對環境的適應性強，性能穩定，使有壽命長，平均無故障間隔時間(MBTF)長。

【例題14•單選題】數控機床的進給伺服驅動系統( )的說法是錯誤的。

A.包括速度控制和位置控制

B.在低速時應該輸出大轉矩

C.應該響應快、調速范圍寬

D.具有恒線速切削功能

答案：D

【例題15•單選題】數控機床不要求進給伺服驅動系統具有( )的功能。

A.快速響應

B.調速范圍寬

C.低速大轉矩

D.在寬調速范圍內保持恒功率輸出

答案：D

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（責任編輯：中大編輯）

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