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伺服系統(tǒng)是數控沖床結構中非常重要的元件,不同的伺服系統(tǒng)也控制著不同的功能,每款數控沖床的伺服系統(tǒng)也并不是完全相同,那么數控沖床對伺服系統(tǒng)有什么基本要求呢?
(1)精度高伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能復現輸入量的精確程度。在數控加工中對定位精度和輪廓加工精度要求都比較高,定位精度一般為0.01 - 0.001mm,甚至0.1um。輪廓加工精度與速度控制和聯(lián)動坐標的協(xié)調一致控制有關。在速度控制中,要求有高的調速精度,有較強的抗負載擾動能力。即對靜態(tài)、動態(tài)精度要求都比較高。
(2)穩(wěn)定性好穩(wěn)定是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下,能在短暫的調節(jié)過程后, 達到新的或者恢復到原來的平衡狀態(tài)。對伺服系統(tǒng)要求有較強的抗干擾能力,保證進給速度均勻、平穩(wěn)。穩(wěn)定性直接影響數控加工的精度和表面粗糙度。
(3)快速響應快速響應是伺服系統(tǒng)動態(tài)品質的重要指標,它反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。為了保證輪廓切削形狀精度和低的加工表面粗糙度,要求伺服系統(tǒng)眼蹤指令信號的響應要快,這一方面要求過踱過程時間要短,一般在200m以內,甚至小于幾十毫秒;另一方面要求超調要小。這二方面的要求往往是矛盾的,實際應用中要采取一定措施,按工藝加工要求做出一定的取舍。
(4)調速范圍寬調速泡圍RN是指數控沖床要求電動機能提供的最高轉速削和最低轉速由之比。
在數控沖機床中,由于加工用刀具、被加工材質及零件加工要求的不同,為保證在任何情況下都能得到最佳切削條件,就要求伺服系統(tǒng)具有足夠寬的調速范圍。如在脈沖當量為0.1問情況下,進給速度從0- 240m/min連續(xù)可調。但對于一般的數控沖床而言,要求進給伺服系統(tǒng)在0- 24m/min進給速 度下工作就足夠了,而且可以分為以下兒種狀態(tài):
1)在1- 24m/min范圍,要求速度均勻、穩(wěn)定、元爬行,且速降要小。
2)在1mm/min以下時,具有一定的瞬時速度,而平均速度很低。
3)在零速時,即工作臺停止運動時,要求電動機有電磁轉矩,以維持定位精度,使定 位精度滿足系統(tǒng)的要求,即處于伺服鎖住狀態(tài)。
對速度控制不像對位置控制那樣,只要穩(wěn)定可靠地工作即可。一般來說,對于要求速度范圍內為1: 2僅削的位置控制系統(tǒng),只要保證速度單元具有1: 1000的調速范圍就完全可以滿足要求。這樣,可使速度控制單元線路既簡單又經濟可靠。當然,代表當前先進水平的速度控制單元的技術已可達到1:100000的調速范圍。主軸伺服系統(tǒng)主要是速度控制,它要求1 :1000的范圍內的恒轉矩調速和1: 10以上的恒功率調速,而且要保證足夠大的輸出功率
(5)低速大轉矩機床加工的特點是在低速時進行重切削,因此要求伺服系統(tǒng)在低速時 要有大的轉矩輸出。進給坐標的伺服控制屬于恒轉矩控制;而主軸坐標的伺服控制在低速時為恒轉矩控制,在高速時為恒功率控制。
(6)對伺服電動機的要求為了滿足對伺服系統(tǒng)的要求,對伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件(伺服電動機)也相應提出高精度、快響應、寬調速和大轉矩的要求:
(7)電動機從最低進給速度到最高進給速度范圍內都能平滑運轉,轉矩披動要小,尤其在最低轉速時,如001r/min或更低轉速時,仍有平穩(wěn)的速度而無爬行現象。
2)電動機應有較長時間的過載能力,以滿足低速大轉矩的要求。如電動機能在數分鐘 內過載4-6倍而不損壞。
3)為了滿足快速響應的要求,即隨著控制信號的變化,電動機應能在較短時間內達到 規(guī)定的速度??焖夙憫俣戎苯佑绊懙较到y(tǒng)的品質,因此要求電動機必須具有較小的轉動慣量和大的堵轉轉矩,盡可能小的機電時間常數和起動電壓。
4)電動機應能承受頻繁的起動、制動和反轉。
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