伺服系統越來越廣泛應用于機床領域,對機床的作用也十分明顯。伺服系統是影響系統加工性能的重要指標。
目前伺服系統在機床行業領域的應用已經非常廣泛。作為機床工具,尤其是數控機床的重要功能部件,伺服系統是影響系統加工性能的重要指標。隨著數控機床的發展,伺服控制系統在機床行業的應用也不斷完善。
臥式數控機床由CNC控制器,伺服驅動及電機、電器柜和數控機床的機架四部分組成。其工作原理是:通過CNC內配置的專用編程軟件,將加工零件的的軌跡用坐標的方式表達出來,把這些信息轉化成能使驅動伺服電機的帶有功率的信號(脈沖串),控制伺服電機帶動相應軸來實現運動軌跡。同時,刀架上配有數控車刀,通過按加工材質配置相應的刀具,對固定于主軸上的加工材料進行切削,即可加工出相應的工件。
在數控機床上,伺服調控系統是其不可缺少的一部分。其任務是把數控信息轉化為機床進給運動,從而實現精準控制。由于數控機床對產品加工時要求高,所以采用的伺服控制系統十分關鍵。
目前在數控機床上使用的伺服控制系統,其優點主要有:精度高,伺服系統的精度是指輸出量能復現輸入量的精確程度。包括定位精度和輪廓加工精度;穩定性好,穩定是指系統在給定輸入或外界干擾作用下,能在短暫的調節過程后,達到新的或者恢復到原來的平衡狀態。直接影響數控加工的精度和表面粗糙度;快速響應,快速響應是伺服系統動態品質的重要指標,它反映了系統的跟蹤精度;調速范圍寬,其調速范圍可達0—30m/min;低速大轉矩,進給坐標的伺服控制屬于恒轉矩控制,在整個速度范圍內都要保持這個轉矩,主軸坐標的伺服控制在低速時為恒轉矩控制,能提供較大轉矩,在高速時為恒功率控制,具有足夠大的輸出功率。
在機床進給伺服中采用的主要是永磁同步交流伺服系統,有三種類型:模擬形式、數字形式和軟件形式。模擬伺服用途單一,只接收模擬信號,位置控制通常由上位機實現。數字伺服可實現一機多用,如做速度、力矩、位置控制。可接收模擬指令和脈沖指令,各種參數均以數字方式設定,穩定性好。具有較豐富的自診斷、報警功能。軟件伺服是基于微處理器的全數字伺服系統。其將各種控制方式和不同規格、功率的伺服電機的監控程序以軟件實現。使用時可由用戶設定代碼與相關的數據即自動進入工作狀態。配有數字接口,改變工作方式、更換電動機規格時,只需重設代碼即可,故也稱萬能伺服。
交流伺服已占據了機床進給伺服的主導地位,并隨著新技術的發展而不斷完善,具體體現在三個方面。一是系統功率驅動裝置中的電力電子器件不斷向高頻化方向發展,智能化功率模塊得到普及與應用;二是基于微處理器嵌入式平臺技術的成熟,將促進先進控制算法的應用;三是網絡化制造模式的推廣及現場總線技術的成熟,將使基于網絡的伺服控制成為可能。
目前在機床行業,國內外眾多廠商都有該行業的伺服產品,其中國外的西門子、博世力士樂,國內的東能、匯川、臺達等產品在2011年的市場表現較好。