摇臂钻床对伺服系统的基本要求

伺服系统是把数控信息转化为机床进给运动的执行机构。摇臂钻床集中了传统的自动机精密机床和万能机床三者的优点，将高效率、高精度和高柔性集于一体。而摇臂钻床技术水平的提高首先依赖于进给和主轴驱动特性的改善以及功能的扩大，为此摇臂钻床对进给系统的位置控制、速度控制、伺服电动机、机械传动等方面都有很高的要求。由于各种摇臂钻床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但可概括为以下几方面。

1.可逆运行

可逆运行要求能灵活地正反向运行。在加工过程中，机床工作台处于随机状态，根据加L迹的要求，随时都可能实现正向或反向运动。同时要求在方向变化时，不应有反向间隙;动的损失。从能量角度看，应该实现能量的可逆转换，即在加工运行时，电动机从电网(能量变为机械能;在制动时应把电动机的机械惯性能量变为电能回馈给电网，以实现快0动。

2.速度范围宽

为适应不同的加工条件，例如，所加工零件的材料、类型、尺寸、部位以及刀具的种类}却方式等的不同，要求摇臂钻床的进给能在很宽的范围内无级变化。这就要求伺服电动很宽的调速范围和优异的调速特性。经过机械传动后，电动机转速的变化范围即可转化±给速度的变化范围。目前最先进的水平，是在进给脉冲当量为1¨m的情况下，进给速度)～240ITl/min范围内连续可调。对一般摇臂钻床而言，进给速度范围在0～24IIl/min时，都可满足加工要求。通常在这样的速度范围还司以提出以下更细致的技术要求。

(1)在1～24000mm/min(即1：24ooo)调速范围内，要求速度均匀、稳定、无爬行，且速度降低。

(2)在1mm/min以下时具有一定的瞬时速度，但平均速度很低。

(3)在零速度时，即工作台停止运动时，要求电动机有电磁转矩以维持定位精度，使盎位误差不超过系统的允许范围，即电动机处于伺服锁定状态。

由于位置伺服系统是由速度控制单元和位置控制环节两大部分组成的，如果对速度控匍系统也过分地追求像位置伺服控制系统那么大的调速范围而又要其可靠稳定地工作，那么速度控制系统将会变得相当复杂，既提高了成本又降低了121…性。

一般来说，对于进给速度范围为1：20000的位置控制系统，在总的开环位置增益为20s一1时，只要保证速度控制单元具有1：1000的调摇臂钻床速范围就可以满足需要，这样可使速度控制单元线路既简单又可靠。当然，代表当今世界先进水平的实验系统，速度控制单元调速范围已达1：100000。

3.具有足够的传动刚性和高的速度稳定性

这就要求伺服系统具有优良的静态与动态负载特性，即伺服系统在不同的负载情况下或切削条件发生变化时，应使进给速度保持恒定。刚性良好的系统，速度受负载力矩变化的影响很小。通常要求承受额定力矩变化时，静态速降应小于5%，动态速降应小于10%。

4.快速响应并无超调

为了保证轮廓切削形状精度和摇臂钻床低的加工表面粗糙度，对位置伺服系统除了要求有较高的定位精度外，还要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快。这就对伺服系统的动态性能提出两方面的要求：

(1)在伺服系统处于频繁地启动、制动、加速、减速等动态过程中，为了提高生产率和保证加工质量，则要求加/减速度足够大，以缩短过渡过程时问。一般电动机速度由0到最大，或从最大减少到0，时间应控制在200ms以下，甚至少于几十毫秒，且速度变化时不应有超调;

(2)当负载突变时，过渡过程前沿要陡，恢复时间要短，且无振荡。这样才能得到光渭的加工表面。