搖臂鉆床對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求
    報(bào)系統(tǒng)是把數(shù)控信息轉(zhuǎn)化為機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。搖臂鉆床集中了傳統(tǒng)的自動(dòng)機(jī)螢機(jī)床和萬(wàn)能機(jī)床三者的優(yōu)點(diǎn)，將高效率、高精度和高柔性集于一體。而搖臂鉆床技拘提高首先依賴(lài)于進(jìn)給和主軸驅(qū)動(dòng)特性的改善以及功能的擴(kuò)大，為此搖臂鉆床對(duì)進(jìn)給究的位置控制、速度控制、伺服電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)等方面都有很高的要求。于各種搖臂鉆床所完成的加工任務(wù)不同，它們對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同，但甄括為以下幾方面。
    可逆運(yùn)行
    芭運(yùn)行要求能靈活地正反向運(yùn)行。在加工過(guò)程中，機(jī)床工作臺(tái)處于隨機(jī)狀態(tài)，根據(jù)加佝要求，隨時(shí)都可能實(shí)現(xiàn)正向或反向運(yùn)動(dòng)。同時(shí)要求在方向變化時(shí)，不應(yīng)有反向間隙內(nèi)損失。從能量角度看，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)能量的可逆轉(zhuǎn)換，即在加工運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)量變?yōu)闄C(jī)械能；在制動(dòng)時(shí)應(yīng)把電動(dòng)機(jī)的機(jī)械慣性能量變?yōu)殡娔芑仞伣o電網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)快速度范圍寬垂應(yīng)不同的加工條件，例如，所加工零件的材料、類(lèi)型、尺寸、部位以及刀具的種類(lèi)虧式等的不同，要求搖臂鉆床的進(jìn)給能在很寬的范圍內(nèi)無(wú)級(jí)變化。這就要求伺服電動(dòng)寇的調(diào)速范圍和優(yōu)異的調(diào)速特性。經(jīng)過(guò)機(jī)械傳動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化范圍即可轉(zhuǎn)化塞度的變化范圍。目前最先進(jìn)的水平，是在進(jìn)給脈沖當(dāng)量為l¨m的情況下，進(jìn)給速度40IIl／lIlin范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。一般搖臂鉆床而言，進(jìn)給速度范圍在0～24m／min時(shí)，都可滿(mǎn)足加工要求。通常在這樣的速度范圍還可以提出以下更細(xì)致的技術(shù)要求。    
    (1)在1～24 000mm／min(即1：24 000)調(diào)速范圍內(nèi)，要求速度均勻、穩(wěn)定、無(wú)爬行，且速度降低。    
    (2)在1mm／min以下時(shí)具有一定的瞬時(shí)速度，但平均速度很低。    
    (3)在零速度時(shí)，即工作臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，要求電動(dòng)機(jī)有電磁轉(zhuǎn)矩以維持定位精度，使定位誤差不超過(guò)系統(tǒng)的允許范圍，即電動(dòng)機(jī)處于伺服鎖定狀態(tài)。    
    由于位置伺服系統(tǒng)是由速度控制單元和位置控制環(huán)節(jié)兩大部分組成的，如果對(duì)速度控制系統(tǒng)也過(guò)分地追求像位置伺服控制系統(tǒng)那么大的調(diào)速范圍而又要其可靠穩(wěn)定地工作，那么速度控制系統(tǒng)將會(huì)變得相當(dāng)復(fù)雜，既提高了成本又降低了可靠性。    
    一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于進(jìn)給速度范圍為1：20 000的位置控制系統(tǒng)，在總的開(kāi)環(huán)位置增益為20sl時(shí)，只要保證速度控制單元具有1：l 000的調(diào)速范圍就可以滿(mǎn)足需要，這樣可使速度控制單元線(xiàn)路既簡(jiǎn)單又可靠。當(dāng)然，代表當(dāng)今世界先進(jìn)水平的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，速度控制單元調(diào)速范圍己達(dá)¨…000    
    具有足夠的傳動(dòng)剛性和高的速度穩(wěn)定性    
    這就要求伺服系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)負(fù)載特性，即伺服系統(tǒng)在不同的負(fù)載情況下或切削條件發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)使進(jìn)給速度保持恒定。剛性良好的系統(tǒng)，速度受負(fù)載力矩變化的影響很小。通常要求承受額定力矩變化時(shí)，靜態(tài)速降應(yīng)小于5％，動(dòng)態(tài)速降應(yīng)小刊10％。    
    快速響應(yīng)并無(wú)超調(diào)
    為了保證輪廓切削形狀精度和低的加工表面粗糙度，對(duì)位置伺服系統(tǒng)除了要求有較高的定位精度外，還要求有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快。這就對(duì)伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能提出兩方面的要求：
    (1)在伺服系統(tǒng)處于頻繁地啟動(dòng)、制動(dòng)、加速、減速等動(dòng)態(tài)過(guò)程中，為了提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量，則要求加／減速度足夠大，以縮短過(guò)渡過(guò)程時(shí)間。一般電動(dòng)機(jī)速度由0到最大，或從最大減少到0，時(shí)間應(yīng)控制在200ms以下，甚至少于幾十毫秒，且速度變化時(shí)不應(yīng)有超調(diào)；
    (2)當(dāng)負(fù)載突變時(shí)，過(guò)渡過(guò)程前沿要陡，恢復(fù)時(shí)間要短，且無(wú)振蕩。這樣才能得到光滑的加工表面。
    高精度
    為了滿(mǎn)足數(shù)控加工精度的要求，關(guān)鍵是保證搖臂鉆床的定位精度和進(jìn)給跟蹤精度。這也是伺服系統(tǒng)靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)是否優(yōu)良的具體表現(xiàn)。位置伺服系統(tǒng)的定位精度一般要求能達(dá)到l¨m甚至0．1肛m，高的可達(dá)到±0．01～±O．0059m。立地，對(duì)伺服系統(tǒng)的分辨率也提出了要求。當(dāng)伺服系統(tǒng)接受CNC送來(lái)的一個(gè)脈沖時(shí)，舊應(yīng)移動(dòng)的單位距離叫分辨率。系統(tǒng)分辨率取決于系統(tǒng)穩(wěn)定工作性能和所使用的位置牛。目前的閉環(huán)伺服系統(tǒng)都能達(dá)到19in的分辨率，數(shù)控測(cè)量裝置的分辨率可達(dá)0．1 LLm，改控機(jī)床也可達(dá)到0．1um的分辨率，甚至更小。
    低速大轉(zhuǎn)矩
    米的加工特點(diǎn)，大多是在低速時(shí)進(jìn)行切削，即在低速時(shí)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。伺服系統(tǒng)對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的要求空機(jī)床上使用的伺服電動(dòng)機(jī)，大多是專(zhuān)用的直流伺服電動(dòng)機(jī)，如改進(jìn)型直流電動(dòng)機(jī)、主流電動(dòng)機(jī)、永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)等。自20世紀(jì)80年代中期以楚流異步電動(dòng)機(jī)和永磁同步電動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)的交流進(jìn)給驅(qū)動(dòng)得到了迅速的發(fā)展，它是機(jī)眍動(dòng)發(fā)展的一個(gè)方向。
    f搖臂鉆床對(duì)伺服系統(tǒng)提出了嚴(yán)格的技術(shù)要求，伺服系統(tǒng)也對(duì)其自身的執(zhí)行機(jī)構(gòu)——一提出了嚴(yán)格的要求。
    從最低速到最高速電動(dòng)機(jī)都能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小，尤其在低速(如0．1r／min)或L寸，仍有平穩(wěn)的速度而無(wú)爬行現(xiàn)象。
)電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有大的較長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)載能力，以滿(mǎn)足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。  一般直流伺幾要求在數(shù)分鐘內(nèi)過(guò)載4～6倍而不損壞。
)為滿(mǎn)足快速響應(yīng)的要求，電動(dòng)機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可L寸間常數(shù)和啟動(dòng)電壓。電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有耐受4 000 rad／s2以上角加速度的能力，才能保證j丁在0．2s以?xún)?nèi)從靜止啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速。)電動(dòng)機(jī)應(yīng)能承受頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。