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數控機床一般由NC控製係統、伺服驅動係統和反饋檢測係統3 部分組成。數控機床對位置係統要求的伺服性能包括:定位速度和輪廓切削進給速度;定位精度和輪廓切削精度;精加工的表麵粗糙度;在外界幹擾下的穩定性。這些要求主要取決於伺服係統的靜態、動態特性。對閉環係統來說,總希望係統有較高的動態精度,即當係統有一個較小的位置誤差時,機床移動部件會迅速反應,廣州韋德伺服優越的性能完全滿足此方麵的性能要求。下麵就位置控製係統影響數控機床加工要求的幾個方麵進行論述。 1、 加工精度 精(jing)度(du)是(shi)機(ji)床(chuang)必(bi)須(xu)保(bao)證(zheng)的(de)一(yi)項(xiang)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)。位(wei)置(zhi)伺(si)服(fu)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)位(wei)置(zhi)精(jing)度(du)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)決(jue)定(ding)了(le)數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)的(de)加(jia)工(gong)精(jing)度(du)。因(yin)此(ci)位(wei)置(zhi)精(jing)度(du)是(shi)一(yi)個(ge)極(ji)為(wei)重(zhong)要(yao)的(de)指(zhi)標(biao)。為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)位(wei)置(zhi)精(jing)度(du),一(yi)方(fang)麵(mian)是(shi)正(zheng)確(que)選(xuan)擇(ze)係(xi)統(tong)中(zhong)開(kai)環(huan)放(fang)大(da)倍(bei)數(shu)的(de)大(da)小(xiao),另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)是(shi)對(dui)位(wei)置(zhi)檢(jian)測(ce)元(yuan)件(jian)提(ti)出(chu)精(jing)度(du)的(de)要(yao)求(qiu)。因(yin)為(wei)在(zai)閉(bi)環(huan)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong),對(dui)於(yu)檢(jian)測(ce)元(yuan)件(jian)本(ben)身(shen)的(de)誤(wu)差(cha)和(he)被(bei)檢(jian)測(ce)量(liang)的(de)偏(pian)差(cha)是(shi)很(hen)難(nan)區(qu)分(fen)出(chu)來(lai)的(de),反(fan)饋(kui)檢(jian)測(ce)元(yuan)件(jian)的(de)精(jing)度(du)對(dui)係(xi)統(tong)的(de)精(jing)度(du)常(chang)常(chang)起(qi)著(zhe)決(jue)定(ding)性(xing)的(de)作(zuo)用(yong)。可(ke)以(yi)說(shuo),數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)的(de)加(jia)工(gong)精(jing)度(du)主(zhu)要(yao)由(you)檢(jian)測(ce)係(xi)統(tong)的(de)精(jing)度(du)決(jue)定(ding)。位(wei)移(yi)檢(jian)測(ce)係(xi)統(tong)能(neng)夠(gou)測(ce)量(liang)的(de)最(zui)小(xiao)位(wei)移(yi)量(liang)稱(cheng)做(zuo)分(fen)辨(bian)率(lv)。分(fen)辨(bian)率(lv)不(bu)僅(jin)取(qu)決(jue)於(yu)檢(jian)測(ce)元(yuan)件(jian)本(ben)身(shen),也(ye)取(qu)決(jue)於(yu)測(ce)量(liang)線(xian)路(lu)。在(zai)設(she)計(ji)數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)、youqishigaojingduhuodazhongxingshukongjichuangshi,bixujingxinxuanyongjianceyuanjian。suoxuanzedeceliangxitongdefenbianlvhuomaichongdangliang,yibanyaoqiubijiagongjingdugaoyigeshuliangji。zongzhi,gaojingdudekongzhixitongbixuyougaojingdudejianceyuanjianzuoweibaozheng。liru,shukongjichuangzhongchangyongdezhixianganyingtongbuqidejingduyikeda±0.0001mm,即0.1µm,靈敏度為0.05µm,重複精度0.2µm;而圓型感應同步器的精度可達0.5N,靈敏度0.05N,重複精度0.1N。 2、 開環放大倍數 在典型的二階係統中,阻尼係數x=1/2(KT)-1/2,速度穩態誤差e(∞)=1/K,其中K為開環放大倍數,工程上多稱作開環增益。顯然,係統的開環放大倍數是影響伺服係統的靜態、動態指標的重要參數之一。 一般情況下,數控機床伺服機構的放大倍數取為20~30(1/S)。通常把K>20 範圍的伺服係統稱為低放大倍數或軟伺服係統,多用於點位控製。而把K<20 的係統稱為高放大倍數或硬伺服係統,應用於輪廓加工係統。 假若為了不影響加工零件的表麵粗糙度和精度,希望階躍響應不產生振蕩,即要求是取值大一些,開環放大倍數K就小一些;若從係統的快速性出發,希望x選擇小一些,即希望開環放大倍數~增加些,同時K值的增大對係統的穩態精度也能有所提高。因此,對K值zhi的de選xuan取qu是shi必bi需xu綜zong合he考kao慮lv的de問wen題ti。換huan句ju話hua說shuo,並bing非fei係xi統tong的de放fang大da倍bei數shu愈yu高gao愈yu好hao。當dang輸shu入ru速su度du突tu變bian時shi,高gao放fang大da倍bei數shu可ke能neng導dao致zhi輸shu出chu劇ju烈lie的de變bian動dong,機ji械xie裝zhuang置zhi要yao受shou到dao較jiao大da的de衝chong擊ji,有you的de還hai可ke能neng引yin起qi係xi統tong的de穩wen定ding性xing問wen題ti。這zhe是shi因yin為wei在zai高gao階jie係xi統tong中zhong係xi統tong穩wen定ding性xing對duiK值有取值範圍的要求。低放大倍數係統也有一定的優點,例如係統調整比較容易,結構簡單,對擾動不敏感,加工的表麵粗糙度好。 3、 提高可靠性 數控機床是一種高精度、高(gao)效(xiao)率(lv)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)設(she)備(bei),如(ru)果(guo)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)其(qi)損(sun)失(shi)就(jiu)更(geng)大(da),所(suo)以(yi)提(ti)高(gao)數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)就(jiu)顯(xian)得(de)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)。可(ke)靠(kao)度(du)是(shi)評(ping)價(jia)可(ke)靠(kao)性(xing)的(de)主(zhu)要(yao)定(ding)量(liang)指(zhi)標(biao)之(zhi)一(yi),其(qi)定(ding)義(yi)為(wei):產品在規定條件下和規定時間內,完成規定功能的概率。對數控機床來說,它的規定條件是指其環境條件、工作條件及工作方式等,例如溫度、濕度、振動、電源、幹擾強度和操作規程等。這裏的功能主要指數控機床的使用功能,例如數控機床的各種機能,伺服性能等。 平均故障(失效)間隔時間(MTBF)shizhifashengguzhangjingxiulihuogenghuanlingjianhainengjixugongzuodekexiufushebeihuoxitong,congyiciguzhangdaoxiayiciguzhangdepingjunshijian,shukongjichuangchangyongtazuoweikekaoxingdedingliangzhibiao。youyushukongzhuangzhicaiyongweijihou,qikekaoxingdadatigao,suoyisifuxitongdekekaoxingjiuxiangduituchu。tadeguzhangzhuyaolaizisifuyuanjianjijixiechuandongbufen。tongchangyeyasifuxitongdekekaoxingbidianqisifuxitongcha,diancifa、繼電器等電磁元件的可靠性較差,應盡量用無接觸點元件代替。 目前數控機床因受元件質量、gongyitiaojianjifeiyongdengxianzhi,qikekaoxinghaibuhengao。weileshishukongjichuangnengdedaogongchangdehuanying,bixujinyibutigaoqikekaoxing,congertigaoqishiyongjiazhi。zaishejisifuxitongshi,bixuanshejidejishuyaoqiuhekekaoxingxuanzeyuanqijian,binganyangedeceshijianyanjinxingshaixuan,zaijixiehusuozhuangzhidengfangmian,bixugeiyumiqiezhuyi,jinliangjianshaoyinjixiebujianyinqideguzhang。 4、 寬範圍調速 在數控機床的加工中,伺服係統為了同時滿足高速快移和單步點動,要求進給驅動具有足夠寬的調速範圍。 單步點動作為一種輔助工作方式常常在工作台的調整中使用。 伺服係統在低速情況下實現平穩進給,則要求速度必須大於“死區”範圍。所謂“死區”zhideshiyouyujingmocalidecunzaishixitongzaihenxiaodeshuruxia,dianjikefubulezhemocalierbunengzhuandong。ciwai,haiyouyucunzaijixiejianxi,dianjisuiranzhuandong,dantuobanbingbuyidong,zhexiexianxiangyekeyong“死區”來表達。 設死區範圍為a,則最低速度Vmin,應滿足Vmin≥a,由於a≤dK,d為脈衝當量(mm/脈衝);K為開環放大倍數,則 Vmin≥dK 若取d=0.01mm/脈衝,K=30×1/S,則最低速度 Vmin≥a=30×0.01mm/min=18mm/min 伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)最(zui)高(gao)速(su)度(du)的(de)選(xuan)擇(ze)要(yao)考(kao)慮(lv)到(dao)機(ji)床(chuang)的(de)機(ji)械(xie)允(yun)許(xu)界(jie)限(xian)和(he)實(shi)際(ji)加(jia)工(gong)要(yao)求(qiu),高(gao)速(su)度(du)固(gu)然(ran)能(neng)提(ti)高(gao)生(sheng)產(chan)率(lv),但(dan)對(dui)驅(qu)動(dong)要(yao)求(qiu)也(ye)就(jiu)更(geng)高(gao)。此(ci)外(wai),從(cong)係(xi)統(tong)控(kong)製(zhi)角(jiao)度(du)看(kan)也(ye)有(you)一(yi)個(ge)檢(jian)測(ce)與(yu)反(fan)饋(kui)的(de)問(wen)題(ti),尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)計(ji)算(suan)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong),必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)軟(ruan)件(jian)處(chu)理(li)的(de)時(shi)間(jian)是(shi)否(fou)足(zu)夠(gou)。 由於fmax=fmax/d 式中:fmax為最高速度的脈衝頻率,kHz;vmax為最高進給速度,mm/min;d為脈衝當量,mm。 又設D為調速範圍,D=vmax/vmin,得 fmax =Dvmin/d=DKd/d=DK 由於頻率的倒數就是兩個脈衝的間隔時間,對應於最高頻率fmax的倒數則為最小的間隔時間tmin,即tmin=1/DK。顯然,係統必須在tmin內通過硬件或軟件完成位置檢測與控製的操作。對最高速度而言,vmax的取值是受到tmin的約束。 一個較好的伺服係統,調速範圍D往往可達到800~1000。當今最先進的水平是在脈衝當量d=1µm的條件下,進給速度從0~240m/min範圍內連續可調。 5、 結論 shangshujifangmianduishukongjichuangweizhisifuxitongsuoyaoqiudesifuxingnengjinxinglefenxi,bingtichulexitongwendingyunxingdekekaoxingzhibiao,gaiyanjiujieguokeyongyuweidesifushukongxitongdeyingyong,yekeyongyuxianyoushukongjichuangdegaizaoyitigaoqigongzuojingdu。
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