伺服系统要求优化方案

1.调速范围要宽

调速范围Rn是指机械装置要求电动机能提供的最高转速nmax和最低转速nmin之比（调速范围Rn=nmax/nmin，nmax和nmin一般是指额定负载时的转速，对于少数负载很轻的机械，也可以是实际负载时的转速）。在各种数控机床中，由于加工用刀具、被加工材料、主轴转速以及零件加工工艺要求的不同，为保证在任何情况下都能得到最佳切削条件，就要求进给驱动系统必须具有足够宽的无级调速范围（通常大于1:10 000），不仅要满足低速切削进给的要求，如5 mm/min ，还要能满足高速进给的要求，如10 000 mm/min。尤其在低速（如nmin＜0.1 r/min）时，要仍能平滑运动而无爬行现象。脉冲当量为1 μm/P情况下，最先进的数控机床的进给速度从0～240 m/min连续可调。但对于一般的数控机床，要求进给驱动系统在0～24 m/min的进给速度下工作就足够了。

2.定位精度要高

伺服系统的定位精度是指输出量能复现输入量的精确程度。使用数控机床主要是为了保证加工质量的稳定性、一致性，减少废品率；解决复杂曲面零件的加工问题；解决复杂零件的加工精度问题，缩短制造周期等。数控机床是按预定的程序自动进行加工的，避免了操作者的人为误差，但是，它不可能应付事先没有预料到的情况。就是说，数控机床不能像普通机床那样，可随时用手动操作来调整和补偿各种因素对加工精度的影响。因此，要求进给驱动系统具有较好的静态特性和较高的刚度，从而达到较高的定位精度，以保证机床具有较小的定位误差与重复定位误差（目前进给伺服系统的分辨率可达1 μm或0.1 μm，甚至0.01 μm）；同时进给驱动系统还要具有较好的动态性能，以保证机床具有较高的轮廓跟随精度。

伺服系统的位移精度是指指令脉冲要求机床工作台进给的位移量和该指令脉冲经伺服系统转化为工作台实际位移量之间的符合程度。两者误差越小，伺服系统的位移精度越高。通常，插补器或计算机的插补软件每发出一个进给脉冲指令，伺服系统将其转化为一个相应的机床工作台位移量，这称为机床的脉冲当量。一般机床的脉冲当量为0.01～0.005 mm脉冲，高精度的CNC机床其脉冲当量可达0.001 mm脉冲。脉冲当量越小，机床的位移精度越高。

3.动态响应快，无超调(www.xing528.com)

为了提高生产率和保证加工质量，除了要求有较高的定位精度外，还要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快。一方面，在启、制动时，要求加、减加速度足够大，以缩短进给驱动系统的过渡过程时间，减小轮廓过渡误差。一般电动机的速度从零变到最高转速，或从最高转速降至零的时间在200 ms以内，甚至小于几十毫秒。这就要求进给驱动系统要快速响应，但又不能超调，否则将形成过切，影响加工质量；另一方面，当负载突变时，要求速度的恢复时间也要短，且不能有振荡，这样才能得到光滑的加工表面。这要求进给电动机必须具有较小的转动惯量和大的制动转矩，尽可能小的机电时间常数和启动电压，4 000 r/s2以上的加速度。

4.低速大转矩，过载能力强

数控机床要求进给驱动系统有非常宽的调速范围，例如在加工曲线和曲面时，拐角位置某轴的速度会逐渐降至零。这就要求进给驱动系统在低速时保持恒力矩输出，无爬行现象，并且具有长时间内较强的过载能力和频繁的启动、反转、制动能力。一般，伺服驱动器具有数分钟甚至半小时内1.5倍以上的过载能力，在短时间内可以过载4～6倍而不损坏。

5.可靠性高

数控机床特别是自动生产线上的设备，要求具有长时间连续稳定工作的能力，同时数控机床的维护、维修也较复杂，因此，要求数控机床的进给驱动系统可靠性高、工作稳定性好，具有较强的温度、湿度、振动等环境适应能力，具有很强的抗干扰能力。