伺服系統(tǒng)是把數(shù)控信息轉(zhuǎn)化為機床進給運動的執(zhí)行機構(gòu)秆刑。搖臂鉆床集中了傳統(tǒng)的自動機精密機床和萬能機床三者的優(yōu)點僻族,將高效率博杖、高精度和高柔性集于一體婚惫。而搖臂鉆床技術水平的提高首先依賴于進給和主軸驅(qū)動特性的改善以及功能的擴大氛赐,為此搖臂鉆床對進給系統(tǒng)的位置控制、速度控制先舷、伺服電動機艰管、機械傳動等方面都有很高的要求滓侍。由于各種搖臂鉆床所完成的加工任務不同,它們對進給伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同蛙婴,但可概括為以下幾方面粗井。
1.可逆運行
可逆運行要求能靈活地正反向運行。在加工過程中钢谍,機床工作臺處于隨機狀態(tài),根據(jù)加L跡的要求歧织,隨時都可能實現(xiàn)正向或反向運動亏的。同時要求在方向變化時,不應有反向間隙;動的損失地混。從能量角度看胆中,應該實現(xiàn)能量的可逆轉(zhuǎn)換,即在加工運行時庆牵,電動機從電網(wǎng)(能量變?yōu)闄C械能;在制動時應把電動機的機械慣性能量變?yōu)殡娔芑仞伣o電網(wǎng)橡收,以實現(xiàn)快0動。
2.速度范圍寬
為適應不同的加工條件遏填,例如配评,所加工零件的材料、類型氛赞、尺寸再拴、部位以及刀具的種類}卻方式等的不同,要求搖臂鉆床的進給能在很寬的范圍內(nèi)無級變化赔癌。這就要求伺服電動很寬的調(diào)速范圍和優(yōu)異的調(diào)速特性诞外。經(jīng)過機械傳動后,電動機轉(zhuǎn)速的變化范圍即可轉(zhuǎn)化±給速度的變化范圍灾票。目前最先進的水平峡谊,是在進給脈沖當量為1¨m的情況下,進給速度)~240ITl/min范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)刊苍。對一般搖臂鉆床而言既们,進給速度范圍在0~24IIl/min時,都可滿足加工要求班缰。通常在這樣的速度范圍還司以提出以下更細致的技術要求贤壁。
(1)在1~24 000mm/min(即1:24 ooo)調(diào)速范圍內(nèi),要求速度均勻埠忘、穩(wěn)定脾拆、無爬行,且速度降低莹妒。
(2)在1mm/min以下時具有一定的瞬時速度名船,但平均速度很低绰上。
(3)在零速度時,即工作臺停止運動時返乏,要求電動機有電磁轉(zhuǎn)矩以維持定位精度框抽,使盎位誤差不超過系統(tǒng)的允許范圍,即電動機處于伺服鎖定狀態(tài)香诽。
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)兩大部分組成的绵扇,如果對速度控匍系統(tǒng)也過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)將會變得相當復雜庐丁,既提高了成本又降低了121…性仓煌。
一般來說,對于進給速度范圍為1:20 000的位置控制系統(tǒng)榨凭,在總的開環(huán)位置增益為20s一1時熔徊,只要保證速度控制單元具有1:1 000的調(diào)搖臂鉆床速范圍就可以滿足需要,這樣可使速度控制單元線路既簡單又可靠郑迅。當然朽晓,代表當今世界先進水平的實驗系統(tǒng),速度控制單元調(diào)速范圍已達1:100 000令聂。
3.具有足夠的傳動剛性和高的速度穩(wěn)定性
這就要求伺服系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜態(tài)與動態(tài)負載特性方仿,即伺服系統(tǒng)在不同的負載情況下或切削條件發(fā)生變化時,應使進給速度保持恒定街州。剛性良好的系統(tǒng)兼丰,速度受負載力矩變化的影響很小。通常要求承受額定力矩變化時唆缴,靜態(tài)速降應小于5%鳍征,動態(tài)速降應小于10%。
4.快速響應并無超調(diào)
為了保證輪廓切削形狀精度和搖臂鉆床低的加工表面粗糙度面徽,對位置伺服系統(tǒng)除了要求有較高的定位精度外艳丛,還要求有良好的快速響應特性,即要求跟蹤指令信號的響應要快趟紊。這就對伺服系統(tǒng)的動態(tài)性能提出兩方面的要求:
(1)在伺服系統(tǒng)處于頻繁地啟動氮双、制動、加速霎匈、減速等動態(tài)過程中戴差,為了提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量,則要求加/減速度足夠大铛嘱,以縮短過渡過程時問暖释。一般電動機速度由0到最大,或從最大減少到0波烘,時間應控制在200ms以下在摔,甚至少于幾十毫秒骏疆,且速度變化時不應有超調(diào);
(2)當負載突變時,過渡過程前沿要陡唤吐,恢復時間要短潜佑,且無振蕩。這樣才能得到光渭的加工表面诫幼。
5.高精度
為了滿足數(shù)控加工精度的要求镐准,關鍵是保證搖臂鉆床的定位精度和進給跟蹤精度。這也{是伺服系統(tǒng)靜態(tài)特性與動態(tài)特性指標是否優(yōu)良的具體表現(xiàn)针蜀。位置伺服系統(tǒng)的定位精度一般要求能達到llam甚至0.1txm页更,高的可達到±0.01~-+0.005},tm捷仓。
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