进给伺服系统的要求

4.5.1　进给伺服系统的要求

进给伺服系统是数控系统控制命令的执行装置，其性能直接反应了机床运动的坐标轴跟踪指令与实现定位的性能。归纳起来，进给伺服系统有以下要求：

1．调速范围宽

为了适应不同的加工条件，数控机床要求进给速度能在很宽范围内变化，而且，通常是无级的变化，电动机能低速平稳运动并输出额定转矩。

调速范围是指生产机械要求电机能提供的最高转速和最低转速之比。

在各种数控机床中，由于加工用刀具、被加工材料、主轴转速以及零件加工工艺要求的不同，为保证在任何情况下都能得到最佳切削条件，就要求进给驱动系统必须具有足够宽的无级调速范围（通常大于1∶10 000）。尤其在低速（如进给速度小于0.1r/min）时，要仍能平滑运动而无爬行现象。

2．快速响应好

快速响应是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统跟踪精度。机床进给伺服系统实际上就是一种高精度的位置随动系统，为保证轮廓切削形状精度和减少表面粗糙度，要求伺服系统跟踪指令信号的响应要快，跟随误差小。加工过程中，伺服系统处于频繁运动、制动、加速、减速状态。为了提高生产率和保证加工质量，要求加减速度足够大，以便缩短过渡过程时间。通常电动机转速从零至最高转速或从最高转速降至零的时间为0.2s左右。当负载突变时，要求速度的恢复时间短，且无振荡，保证加工面的光滑。

3．抗干扰能力强，稳定性高

稳定性是指系统在给定外界干扰作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来平衡状态的能力。要求伺服系统具有较强的抗干扰能力，保证进给速度均匀、平稳。伺服系统带上不同的负载，能使进给速度保持恒定，以便保证良好的加工质量。稳定性直接影响数控加工精度和表面粗糙度。

4．精度高

通常的精度指标有定位精度。定位精度是指工作台由一点移动到另一点时，指令值和实际值的最大差值。位置伺服系统的定位精度一般要求能达到1μm到0.1μm，高的可达到0.01μm。

5．分辨率

分辨率是伺服系统接受数控系统送来一个脉冲指令，工作台相应移动的距离，又称脉冲当量，分辨率取决于系统稳定工作性能和使用的位置检测元件。目前的闭环工作系统都能达到1μm的分辨率。

6．系统工作的可靠性

数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，若发生故障其损失很大。所以，提高工作可靠性就显得更重要。

7．低速大扭矩

要求伺服系统有足够的输出扭矩或驱动功率。数控机床加工的特点是在低速时进行重切削。因此，要求伺服系统在低速时要有大的转矩输出。