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伺服系統(tǒng)是數(shù)控沖床結(jié)構(gòu)中非常重要的元件,不同的伺服系統(tǒng)也控制著不同的功能,每款數(shù)控沖床的伺服系統(tǒng)也并不是完全相同,那么數(shù)控沖床對伺服系統(tǒng)有什么基本要求呢?
(1)精度高伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能復(fù)現(xiàn)輸入量的精確程度。在數(shù)控加工中對定位精度和輪廓加工精度要求都比較高,定位精度一般為0.01 - 0.001mm,甚至0.1um。輪廓加工精度與速度控制和聯(lián)動坐標(biāo)的協(xié)調(diào)一致控制有關(guān)。在速度控制中,要求有高的調(diào)速精度,有較強的抗負載擾動能力。即對靜態(tài)、動態(tài)精度要求都比較高。
(2)穩(wěn)定性好穩(wěn)定是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下,能在短暫的調(diào)節(jié)過程后, 達到新的或者恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài)。對伺服系統(tǒng)要求有較強的抗干擾能力,保證進給速度均勻、平穩(wěn)。穩(wěn)定性直接影響數(shù)控加工的精度和表面粗糙度。
(3)快速響應(yīng)快速響應(yīng)是伺服系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)的重要指標(biāo),它反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。為了保證輪廓切削形狀精度和低的加工表面粗糙度,要求伺服系統(tǒng)眼蹤指令信號的響應(yīng)要快,這一方面要求過踱過程時間要短,一般在200m以內(nèi),甚至小于幾十毫秒;另一方面要求超調(diào)要小。這二方面的要求往往是矛盾的,實際應(yīng)用中要采取一定措施,按工藝加工要求做出一定的取舍。
(4)調(diào)速范圍寬調(diào)速泡圍RN是指數(shù)控沖床要求電動機能提供的最高轉(zhuǎn)速削和最低轉(zhuǎn)速由之比。
在數(shù)控沖機床中,由于加工用刀具、被加工材質(zhì)及零件加工要求的不同,為保證在任何情況下都能得到最佳切削條件,就要求伺服系統(tǒng)具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。如在脈沖當(dāng)量為0.1問情況下,進給速度從0- 240m/min連續(xù)可調(diào)。但對于一般的數(shù)控沖床而言,要求進給伺服系統(tǒng)在0- 24m/min進給速 度下工作就足夠了,而且可以分為以下兒種狀態(tài):
1)在1- 24m/min范圍,要求速度均勻、穩(wěn)定、元爬行,且速降要小。
2)在1mm/min以下時,具有一定的瞬時速度,而平均速度很低。
3)在零速時,即工作臺停止運動時,要求電動機有電磁轉(zhuǎn)矩,以維持定位精度,使定 位精度滿足系統(tǒng)的要求,即處于伺服鎖住狀態(tài)。
對速度控制不像對位置控制那樣,只要穩(wěn)定可靠地工作即可。一般來說,對于要求速度范圍內(nèi)為1: 2僅削的位置控制系統(tǒng),只要保證速度單元具有1: 1000的調(diào)速范圍就完全可以滿足要求。這樣,可使速度控制單元線路既簡單又經(jīng)濟可靠。當(dāng)然,代表當(dāng)前先進水平的速度控制單元的技術(shù)已可達到1:100000的調(diào)速范圍。主軸伺服系統(tǒng)主要是速度控制,它要求1 :1000的范圍內(nèi)的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和1: 10以上的恒功率調(diào)速,而且要保證足夠大的輸出功率
(5)低速大轉(zhuǎn)矩機床加工的特點是在低速時進行重切削,因此要求伺服系統(tǒng)在低速時 要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。進給坐標(biāo)的伺服控制屬于恒轉(zhuǎn)矩控制;而主軸坐標(biāo)的伺服控制在低速時為恒轉(zhuǎn)矩控制,在高速時為恒功率控制。
(6)對伺服電動機的要求為了滿足對伺服系統(tǒng)的要求,對伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件(伺服電動機)也相應(yīng)提出高精度、快響應(yīng)、寬調(diào)速和大轉(zhuǎn)矩的要求:
(7)電動機從最低進給速度到最高進給速度范圍內(nèi)都能平滑運轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)矩披動要小,尤其在最低轉(zhuǎn)速時,如001r/min或更低轉(zhuǎn)速時,仍有平穩(wěn)的速度而無爬行現(xiàn)象。
2)電動機應(yīng)有較長時間的過載能力,以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。如電動機能在數(shù)分鐘 內(nèi)過載4-6倍而不損壞。
3)為了滿足快速響應(yīng)的要求,即隨著控制信號的變化,電動機應(yīng)能在較短時間內(nèi)達到 規(guī)定的速度??焖夙憫?yīng)速度直接影響到系統(tǒng)的品質(zhì),因此要求電動機必須具有較小的轉(zhuǎn)動慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩,盡可能小的機電時間常數(shù)和起動電壓。
4)電動機應(yīng)能承受頻繁的起動、制動和反轉(zhuǎn)。
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