搖臂鉆床對伺服系統(tǒng)的基本要求

伺服系統(tǒng)是把數(shù)控信息轉化為機床進給運動的執(zhí)行機構。搖臂鉆床集中了傳統(tǒng)的自動機精密機床和機床三者的優(yōu)點，將率、高精度和高柔性集于一體。而搖臂鉆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，為此搖臂鉆床對進給系統(tǒng)的位置控制、速度控制、伺服電動機、機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不同，它們對進給伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同，但可概括為以下幾方面。

　　1.可逆運行

　　可逆運行要求能靈活地正反向運行。在加工過程中，機床工作臺處于隨機狀態(tài)，根據(jù)加L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;動的損失。從能量角度看，應該實現(xiàn)能量的可逆轉換，即在加工運行時，電動機從電網(wǎng)（能量變?yōu)闄C械能;在制動時應把電動機的機械慣性能量變?yōu)殡娔芑仞伣o電網(wǎng)，以實現(xiàn)快0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、部位以及刀具的種類}卻方式等的不同，要求搖臂鉆床的進給能在很寬的范圍內無級變化。這就要求伺服電動很寬的調速范圍和優(yōu)異的調速特性。經(jīng)過機械傳動后，電動機轉速的變化范圍即可轉化±給速度的變化范圍。目前的水平，是在進給脈沖當量為1¨m的情況下，進給速度）～240ITl/min范圍內連續(xù)可調。對一般搖臂鉆床而言，進給速度范圍在0～24IIl/min時，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致的技術要求。

　　（1）在1～24 000mm/min（即1：24 ooo）調速范圍內，要求速度均勻、穩(wěn)定、無爬行，且速度降低。

　　（2）在1mm/min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，要求電動機有電磁轉矩以維持定位精度，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)將會變得相當復雜，既提高了成本又降低了121…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)，在總的開環(huán)位置增益為20s一1時，只要保證速度控制單元具有1：1 000的調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。當然，代表當今*水平的實驗系統(tǒng)，速度控制單元調速范圍已達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)負載特性，即伺服系統(tǒng)在不同的負載情況下或切削條件發(fā)生變化時，應使進給速度保持恒定。剛性良好的系統(tǒng)，速度受負載力矩變化的影響很小。通常要求承受額定力矩變化時，靜態(tài)速降應小于5%，動態(tài)速降應小于10%。

　　4.快速響應并無超調

　　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特性，即要求跟蹤指令信號的響應要快。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)率和保證加工質量，則要求加/減速度足夠大，以縮短過渡過程時問。一般電動機速度由0到zui大，或從zui大減少到0，時間應控制在200ms以下，甚至少于幾十毫秒，且速度變化時不應有超調;

　　（2）當負載突變時，過渡過程前沿要陡，恢復時間要短，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，關鍵是保證搖臂鉆床的定位精度和進給跟蹤精度。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到llam甚至0.1txm，高的可達到±0.01～-+0.005}，tm。

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