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分门别类话伺服 伺服零碎类型详解

数控机床作为机电一体化的加工设备,加工速度快、精度高、批量大、稳定项强,在工业生产当中发挥着举足轻重的作用。而伺服系统是数控机床设备中,对可移动部件,如主轴和刀具等,进行自动控制的系统,相当于数控机床的双手双脚,承担着接受、放大脉冲指令,并将其转化为实际运动的重要责任。伺服系统多种多样,依据不同的角度,可以有多种不同的分类方式。依据反馈调节理论分类反馈调节系统是对数控机床动作进行检测和校正的系统。伺服系统从反馈调节理论上可分为开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统三种类型,三者的关键区别在于是否设置了反馈系统,以及反馈系统设置在什么部位。开环系统并没有设置检测器和反馈线路,它是通过电脉冲频率控制电机转动,而对于工作台是否移动到指定位置,并没有一个精确的反馈结果,因而工作精度较低,仅适用于对加工精度要求不高的经济性机床。闭环系统将反馈单元置于数控机床工作台上,这种结构便于直接测量机床的移动,并进行反馈。因而,闭环系统拥有最高的反馈精度。但由于其结构和关联的设备参数过于复杂,在安装、调试及日常维护中,具有较高的技术门槛,价格也比其他两种系统更加昂贵。半闭环系统同样拥有反馈单元,但没有设置在机床工作台,而是将其置于机床中间某一部位。这样得到的反馈结果,精度虽比闭环系统稍差,但基本上也可以满足人们的需要,再加上其结构相对简单,工作稳定性表现良好,成本和技术门槛也在一定程度上得到了降低,因此更易于推广。依据反馈比较方式分类反馈系统在检测到机床的运动情况后,位置控制单元需将检测结果与理想情况进行比对,而不同类型反馈系统的比对方式有所区别。按比较方式可分为数字脉冲比较伺服系统、相位比较伺服系统、幅值比较伺服系统和全数字系统四类。数字脉冲比较系统采用光电传感设备,将机床运动转化为数字脉冲信号,以数字的形式,与指令信号进行比较,再将比较结果发送给速度控制单元。这种比较系统在半闭环反馈系统中应用比较广泛。相位比较系统同样也将检测结果转化为数字脉冲,并于指令信号进行比较,只不过它是通过比较脉冲的不同相位,而不是数字,来判断实际位置是否与指令位置存在偏差。这种方式一般应用在闭环系统中。幅值比较系统是以旋转变压器、感应同步器为检测元件,比较信号的幅值来判断机械的实际位置,同样是主要应用在闭环系统中。而全数字系统,依赖微电子技术的发展登上舞台。它可以将原始指令和机械实际位置都精确地转化为数字,从而实现整个反馈调节系统的全数字化。采用这种比较方式将拥有最高的比较精度,且速度快、效率高。因此,从比较方式上而言,全数字系统是一种非常理想的伺服比较系统。依据驱动原理分类伺服系统接收到脉冲信号之后,要想将其转化为实际运动,就需要驱动系统提供驱动力。从驱动原理上,伺服系统可分为电液控制系统和电气控制系统两种类型。电液控制系统是电机和液压油共同作用的控制系统,以电机为核心驱动力,以液压油为驱动力媒介,传导驱动效果。工作时,电机产生动力,驱动液压泵对液压油产生压力使其流动,液压油的流动受到各种阀门的控制,从而到达指定的液压缸,并推动液压缸完成设备所需的各种动作。这种控制系统在早期的数控机床,尤其是大中型数控机床中得到了比较广泛的应用。电气控制系统抛弃了液压油这种驱动力媒介,改为由电气设备直接控制各个元件。设备每次精准运动,需要多个电气设备配合控制,这些电气设备的组合被称为控制回路或二次回路。电气控制系统按照不同的电机类型,又可分为步进电动机系统、直流伺服系统和交流伺服系统。近年来,由于交流电动机技术的飞速发展,交流伺服系统也得到了广泛的推广,其功率高、制造简单、适应力强、不需维护的特点得到了数控机床设计和使用者的青睐。

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