伺服電機(jī)控制技術(shù)在近些年逐漸向交流、數(shù)字化、智能化等方向發(fā)展。隨動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行器，集電力電子裝置、控制、傳動(dòng)與保護(hù)為一體。數(shù)字化脈寬調(diào)制技術(shù)、特殊電機(jī)材料技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)由步進(jìn)到 DC到交流的發(fā)展過程。簡述了該技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。
數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)
(1)開環(huán)伺服系統(tǒng)：
在開環(huán)伺服系統(tǒng)中，沒有檢測(cè)反饋裝置，不構(gòu)成運(yùn)動(dòng)反饋控制環(huán)。電動(dòng)機(jī)按照數(shù)控設(shè)備發(fā)出的指令脈沖運(yùn)行，無檢測(cè)反饋及加工校正運(yùn)動(dòng)誤差。以步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其步距精度完全取決于步進(jìn)電機(jī)的步距角精度和機(jī)械部分的傳動(dòng)精度，很難達(dá)到比較高的精度要求。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能太高，傳動(dòng)部分的轉(zhuǎn)速也有限制。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低、控制電路簡單的特點(diǎn)。所以開環(huán)控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于對(duì)經(jīng)濟(jì)類型要求不高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。
(2)全閉環(huán)伺服系統(tǒng)：
閉環(huán)伺服系統(tǒng)主要由比較環(huán)節(jié)、伺服驅(qū)動(dòng)放大器、進(jìn)給伺服電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和直線位移測(cè)量裝置組成。它具有檢測(cè)和反饋校正機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)的功能，采用DC伺服電機(jī)或交流伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部件。直接安裝在工作臺(tái)上的光柵或感應(yīng)同步器可以作為位置檢測(cè)裝置，形成高精度的全閉環(huán)位置控制系統(tǒng)。
系統(tǒng)的直線位移檢測(cè)器安裝在運(yùn)動(dòng)部件上，其精度主要取決于位移檢測(cè)裝置的精度和靈敏度，其加工精度相對(duì)較高。然而，機(jī)械傳動(dòng)的剛度、摩擦阻尼特性、齒隙等各種非線性因素對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性影響較大，使得閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的安裝調(diào)試更加復(fù)雜。因此，它僅用于高精度和大型數(shù)控機(jī)床。
(3)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)：
半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的工作原理與全閉環(huán)伺服系統(tǒng)相同。同樣，作為驅(qū)動(dòng)部件，伺服電機(jī)可以使用內(nèi)置的脈沖編碼器、無刷旋轉(zhuǎn)變壓器或測(cè)速發(fā)電機(jī)作為位置/速度檢測(cè)裝置，形成半閉環(huán)位置控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的反饋信號(hào)取自電機(jī)軸或螺桿，進(jìn)給系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)裝置在反饋回路之外。其剛度等非線性因素對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響，安裝調(diào)試方便。
機(jī)床的定位精度與機(jī)械傳動(dòng)裝置的精度有關(guān)，數(shù)控裝置具有螺距誤差補(bǔ)償和間隙補(bǔ)償功能。如果傳動(dòng)裝置的精度不太高，通過使用補(bǔ)償功能可以將加工精度提高到令人滿意的程度。因此，半閉環(huán)伺服系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床中。
