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數(shù)控機(jī)床對(duì)位置系統(tǒng)要求的伺服性能探討

來源:233網(wǎng)校 2008年6月14日

    目前數(shù)控機(jī)床因受元件質(zhì)量、工藝條件及費(fèi)用等限制,其可靠性還不很高。為了使數(shù)控機(jī)床能得到工廠的歡迎,必須進(jìn)一步提高其可靠性,從而提高其使用價(jià)值。在設(shè)計(jì)伺服系統(tǒng)時(shí),必須按設(shè)計(jì)的技術(shù)要求和可靠性選擇元器件,并按嚴(yán)格的測(cè)試檢驗(yàn)進(jìn)行篩選,在機(jī)械互鎖裝置等方面,必須給予密切注意,盡量減少因機(jī)械部件引起的故障。 四、寬范圍調(diào)速

    在數(shù)控機(jī)床的加工中,伺服系統(tǒng)為了同時(shí)滿足高速快移和單步點(diǎn)動(dòng),要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。

    單步點(diǎn)動(dòng)作為一種輔助工作方式常常在工作臺(tái)的調(diào)整中使用。

    伺服系統(tǒng)在低速情況下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)進(jìn)給,則要求速度必須大于“死區(qū)”范圍。所謂“死區(qū)”指的是由于靜摩擦力的存在使系統(tǒng)在很小的輸入下,電機(jī)克服不了這摩擦力而不能轉(zhuǎn)動(dòng)。此外,還由于存在機(jī)械間隙,電機(jī)雖然轉(zhuǎn)動(dòng),但拖板并不移動(dòng),這些現(xiàn)象也可用“死區(qū)”來表達(dá)。

    設(shè)死區(qū)范圍為a,則最低速度Vmin,應(yīng)滿足Vmin≥a,由于a≤dK,d為脈沖當(dāng)量(mm/脈沖);K為開環(huán)放大倍數(shù),則

    Vmin≥dK

    若取d=0.01mm/脈沖,K=30×1/S,則最低速度

    Vmin≥a=30×0.01mm/min=18mm/min

    伺服系統(tǒng)最高速度的選擇要考慮到機(jī)床的機(jī)械允許界限和實(shí)際加工要求,高速度固然能提高生產(chǎn)率,但對(duì)驅(qū)動(dòng)要求也就更高。此外,從系統(tǒng)控制角度看也有一個(gè)檢測(cè)與反饋的問題,尤其是在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中,必須考慮軟件處理的時(shí)間是否足夠。

    由于fmax=fmax/d

    式中:fmax為最高速度的脈沖頻率,kHz;vmax為最高進(jìn)給速度,mm/min;d為脈沖當(dāng)量,mm.

    又設(shè)D為調(diào)速范圍,D=vmax/vmin,得

    fmax =Dvmin/d=DKd/d=DK

    由于頻率的倒數(shù)就是兩個(gè)脈沖的間隔時(shí)間,對(duì)應(yīng)于最高頻率fmax的倒數(shù)則為最小的間隔時(shí)間tmin,即tmin=1/DK.顯然,系統(tǒng)必須在tmin內(nèi)通過硬件或軟件完成位置檢測(cè)與控制的操作。對(duì)最高速度而言,vmax的取值是受到tmin的約束。

    一個(gè)較好的伺服系統(tǒng),調(diào)速范圍D往往可達(dá)到800~1000.當(dāng)今最先進(jìn)的水平是在脈沖當(dāng)量d=1μm的條件下,進(jìn)給速度從0~240m/min范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。

    五、結(jié)論

    上述幾方面對(duì)數(shù)控機(jī)床位置伺服系統(tǒng)所要求的伺服性能進(jìn)行了分析,并提出了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性指標(biāo),該研究結(jié)果可用于伺服數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì),也可用于現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床的改造以提高其工作精度。

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