数控机床的进给伺服系统
数控机床的进给伺服系统
摘要：伺服驱动系统是数控装置和机床的联系环节。数控装置发出的控制信息，通过伺服驱动系统转换成坐标轴的运动，完成程序所规定的操作。伺服系统又称为位置随动系统、驱动系统或伺服单元。本文将介绍几种数控机床实用的伺服系统。
关键词：数控机床、伺服系统、控制
CNC servo system
LiangHuanFa
Guangxi engineering (electronic information and control engineering, liuzhou, guangxi 545006)
Abstract: servo drive system is CNC equipment and tools of the link. A numerical control equipment, through the servo drive system converts coordinates, complete the operation procedure stipulated. Also called position servo system with dynamic system and drive systems or servo unit. This paper will introduce several CNC servo system of practical.
Keywords: CNC machine tools, servo system, control
一 引言
伺服系统是完成机床移动部件的位置和速度控制，是数控机床的重要组成部分，他的性能直接影响数控机床的精度和工作台的速度。伺服系统按所用驱动元件的类型可分为机电伺服系统、液压伺服系统和气动伺服系统。
二 国内外研究现状
林红君数控机床进给伺服系统由进给驱动装置、位置检测装置及机床进给传动链组成，其作用是实现各坐标轴的位置控制。在数控机床使用过程中，进给伺服系统比较容易发生故障，因此，做好伺服系统的故障诊断和处理工作，是数控机床维修和维护的关键。【1】何红欣机床伺服系统调整的好坏，极大地影响机床的加工性能，随着速度和精度的提高，会产生许多不稳定的因素，主要表现为机床的振动加大了，即伺服的响应特性不好。因此，伺服系统的调整可以归结为频率响应的调整。本文以FANUC数控系统为例，简述伺服系统调整的一些技巧。【2】
郑贤瀛伺服系统的性能很大程度上决定了数控机床的效率和加工精度。伺服系统将检测信号和输入指令进行比较，将差值转化从而控制输出元件．那么控制好伺服系统的稳定性、快速响应及精度，也就使伺服系统具有了良好的工作性能。文章主要讨论PID对伺服系统的影响，通过实例验证如何控制其稳定性，反映了数控领域内的新经验。对在实际生产中有很大的帮助.【3】曲海波对于数控系统来说,伺服单元是最易出故障的地方。由于各轴的运动是靠伺服单元驱动伺服电动机带动滚珠丝杠来实现的。检测器件是数控机床伺服系统的重要组成部分,起着检测各控制轴的位移和速度的作用。正常测量方式可分为间接测量和直接测量。间接测量就是对机床的直线位移采用回转型检测器件测量。间接测量常用的检测器件一般包括：脉冲编码器、旋转变压器、圆感应同步器、圆光栅和圆磁栅。直接测量就是对机床的直线位移采用直线型检测器件测量。【4】崔君君等分析了数控立式磨床垂直进给轴的机电动态特性，研究了伺服系统的速度环参数对伺服系统性能的影响。采用MATLAB／SIMULINK仿真技术分析了速度环比例增益和积分常数对机电动态性能的影响。经伺服系统实验验证了理论分析与仿真结果的正确性。研究表明速度环参数对消除进给系统的自激振荡有积极作用。【5】张建国提出一种采用模型算法PI预测控制及其在数控机床伺服系统的应用方案，对预测控制三要素（预测模型、参考轨迹和控制律）作了详细的论述。模型算法PI预测控制使数控机床伺服系统实现了快速、精密的位置控制。经仿真表明，该系统具有较好的鲁棒性和跟踪性能。【6】罗力渊等为了在摩擦条件下获得数控机床伺服系统的动态性能指标,文章通过建立伺服系统的摩擦模型建立了数控机床伺服系统动态性能的仿真模型,分析了伺服系统动态特性,利用伺服系统的Bode图和阶跃响应函数求出伺服系统的各项性能指标,具有很好的动态响应特性,可迅速地为数控机床伺服系统的调试提供可靠的数据。【7】魏胜论文通过对FANUC伺服系统建模和传递函数的计算，结合控制原理分析位置环、速度环、电流环以及前馈补偿对伺服系统稳定性和动态性能的影响，介绍相应伺服参数的意义和设置，为FANUC伺服系统的调整提供理论依据和参考。【8】孙兴伟等从数控机床伺服系统特性出发,分析了跟随误差产生的原因,论述了在加工圆弧轮廓时跟随误差与轮廓误差之间的关系,推导出了具体的计算公式,并提出了采用高精度复合控制的方法减小跟随误差,从而减小其对加工轮廓的影响。实践证明,该方法具有一定的可行性。【9】杜祥权等介绍了数控机床的伺服系统．数控机床在零件加工过程中．必须满足工作精度、调速性能、负载能力、响应速度和稳定性等要求．合理选择参数．满足现代机械加工要求。【10】
三 展望：
进给伺服以数控机床的各坐标为控制对象，产生机床的切削进给运动。为此，要求进给伺服能快速调节坐标轴的运动速度，并能精确地进行位置控制。怎样高速、精确地完成加工，将是进给伺服所要研究的课题。
四 小结：
作为数控机床的重要功能部件，伺服系统的特性一直是影响系统加工性能的重要指标。围绕伺服系统动态特性与静态特性的提高，近年来发展了多种伺服驱动技术。可以预见随着超高速切削、超精密加工、网络制造等先进制造技术的发展，具有网络接口的全数字伺服系统、直线电动机及高速电主轴等将成为数控机床行业的关注的热点，并成为伺服系统的发展方向。
参考文献
【1】林红君，数控机床伺服系统稳定性的研究，《 制造技术与机床 》，2006，（7）：108-109【2】何红欣，数控机床伺服系统的调整，《 制造技术与机床 》，2006，（8）：120-122
【3】郑贤瀛，数控机床伺服系统稳定性的研究，《 组合机床与自动化加工技术 》，2006，（4）：41-43
【4】曲海波，数控机床伺服系统中检测器件的常见故障与维修，《 制造技术与机床 》，2007，（11）：96-98
【5】崔君君等，数控机床伺服系统速度环的研究，《 机床与液压 》，2008，（3）：15-17
【6】张建国，预测控制在数控机床伺服系统中的应用研究，《 制造技术与机床 》，2009，（4）：18-21
【7】罗力渊等，数控机床伺服系统的摩擦效应对响应性的影响，《 组合机床与自动化加工技术 》，2010，（1）：32-34
【8】魏胜，数控机床伺服系统原理分析与性能调整，《 组合机床与自动化加工技术 》，2010，（5）：81-82,85
【9】孙兴伟等，数控机床伺服系统跟随误差对加工轮廓的影响，《 制造技术与机床 》，2010，（6）：76-78
【10】杜祥权等，数控机床伺服系统的技术要求和探讨，《 煤矿机械 》，2004，（10）：
96-96
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