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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、尤(you)其(qi)是(shi)高(gao)精(jing)度(du)或(huo)大(da)中(zhong)型(xing)數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)時(shi),必(bi)須(xu)精(jing)心(xin)選(xuan)用(yong)檢(jian)測(ce)元(yuan)件(jian)。所(suo)選(xuan)擇(ze)的(de)測(ce)量(liang)係(xi)統(tong)的(de)分(fen)辨(bian)率(lv)或(huo)脈(mai)衝(chong)當(dang)量(liang),一(yi)般(ban)要(yao)求(qiu)比(bi)加(jia)工(gong)精(jing)度(du)高(gao)一(yi)個(ge)數(shu)量(liang)級(ji)。總(zong)之(zhi),高(gao)精(jing)度(du)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)必(bi)須(xu)有(you)高(gao)精(jing)度(du)的(de)檢(jian)測(ce)元(yuan)件(jian)作(zuo)為(wei)保(bao)證(zheng)。例(li)如(ru),數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)中(zhong)常(chang)用(yong)的(de)直(zhi)線(xian)感(gan)應(ying)同(tong)步(bu)器(qi)的(de)精(jing)度(du)已(yi)可(ke)達(da)±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)是shi指zhi發fa生sheng故gu障zhang經jing修xiu理li或huo更geng換huan零ling件jian還hai能neng繼ji續xu工gong作zuo的de可ke修xiu複fu設she備bei或huo係xi統tong,從cong一yi次ci故gu障zhang到dao下xia一yi次ci故gu障zhang的de平ping均jun時shi間jian,數shu控kong機ji床chuang常chang用yong它ta作zuo為wei可ke靠kao性xing的de定ding量liang指zhi標biao。由you於yu數shu控kong裝zhuang置zhi采cai用yong微wei機ji後hou,其qi可ke靠kao性xing大da大da提ti高gao,所suo以yi伺si服fu係xi統tong的de可ke靠kao性xing就jiu相xiang對dui突tu出chu。它ta的de故gu障zhang主zhu要yao來lai自zi伺si服fu元yuan件jian及ji機ji械xie傳chuan動dong部bu分fen。通tong常chang液ye壓ya伺si服fu係xi統tong的de可ke靠kao性xing比bi電dian氣qi伺si服fu係xi統tong差cha,電dian磁ci閥fa、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”指zhi的de是shi由you於yu靜jing摩mo擦ca力li的de存cun在zai使shi係xi統tong在zai很hen小xiao的de輸shu入ru下xia,電dian機ji克ke服fu不bu了le這zhe摩mo擦ca力li而er不bu能neng轉zhuan動dong。此ci外wai,還hai由you於yu存cun在zai機ji械xie間jian隙xi,電dian機ji雖sui然ran轉zhuan動dong,但dan拖tuo板ban並bing不bu移yi動dong,這zhe些xie現xian象xiang也ye可ke用yong“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 sifuxitongzuigaosududexuanzeyaokaolvdaojichuangdejixieyunxujiexianheshijijiagongyaoqiu,gaosudugurannengtigaoshengchanlv,danduiqudongyaoqiuyejiugenggao。ciwai,congxitongkongzhijiaodukanyeyouyigejianceyufankuidewenti,youqishizaijisuanjikongzhixitongzhong,bixukaolvruanjianchulideshijianshifouzugou。 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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