数控机床的伺服系统是数控机床的数控系统与机床本体的联系环节。它是以机体运动部件的位置(或角度)和速度(或转速)为控制量的系统,包括主动伺服驱动系统和进给伺服驱动系统两部分,根据数控系统(cnc)发出的动作指令,伺服系统准许、快速地完成各坐标轴的进给运动,与主轴驱动相配合,实现对工件的高精度加工。因此,伺服动系统是数控机床的一个重要的组成部分,其性能的优劣直接影响零件的加工质量和工作效率。
不同类型的数控机床对伺服系统的要求也不尽相同。数控机床的主轴驱动与进给驱动对伺服系统的要求也有很大差别。归根到底,数控机床对伺服控制的要求,与任何系统对伺服控制的要求一样,包括精度、快速性与稳定性3 个方面。
数控机床的精度,除了受到机械传动系统精度的影响之外,主要取决于伺服系统的调速范围的大小和伺服系统最小分辨率精度。高精度的数控机床为保证尺寸精度和表面粗糙度的水平,有时要求进给速度低于
数控机床的进给系统实际上是一个位置随动系统。所以同位置随动系统一样,当指令位移以某一速度变化时,实际位移必须比指令位移滞后,这就是所谓的跟随误差。当数控机床的各坐标轴以不同的速度和不同的方向同时位移时,跟随误差就会造成加工尺寸和形状的误差。切削进给的速度越快,跟随误差对精度的影响就越大。提高伺服系统响应的快速性是减小跟随误差、提高进给速度的根本措施。但伺服系统的响应速度并不可以无限制提高,并且任何提高都要以成本的上升为代价。所以对伺服系统的响应速度的要求要限制在一个合理的范围之内。一般情况下,数控机床的进给响应时间应该在200ms 以内。
稳定性是对伺服系统的最基本的要求,稳定性是指系统在给定输入或外界干扰作用下,能在短暂的调节过程后,达到新的或者恢复到原来的平衡状态。对伺服系统要求有较强的抗干扰能力,保证进给速度的均匀、平稳.稳定性直接影响数控加工的精度和表面粗糙度。
目前,在小型和经济型数控机床上还使用步进电机,中高档数控机床大多采用直流伺服电机和交流伺服电机。随着数控技术的发展,微处理器已开始应用于伺服系统中。高精度数控机床已经采用交流数字伺服系统,伺服电机的位置、速度等都已实现了数字化,并采用了新的控制理论,实现了不受机械负荷变动影响的高速响应伺服系统。而液压伺服系统由于发热大、效率低、不易维修等缺点,现已基本不采用。