第三節(jié) 數(shù)控機床的伺服驅動系統(tǒng)
一、伺服系統(tǒng)的分類以及數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的要求
按照控制對象和使用目的的不同，數(shù)控機床伺服系統(tǒng)可分為進給伺服系統(tǒng)、主軸伺服系統(tǒng)和輔助伺服系統(tǒng)。按照伺服系統(tǒng)調節(jié)理論，數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng).可分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng);按驅動部件的動作原理又可將其分為電液控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)又有步進電動機驅動系統(tǒng)、直流伺服電動機驅動系統(tǒng)和交流伺服電動機驅動系統(tǒng)。按照反饋控制方式，數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)有脈沖比較、相位比較、幅值比較和全數(shù)字等伺服系統(tǒng)等。
數(shù)控機床的進給伺服驅動系統(tǒng)應該滿足高精度、快速響應、調速范圍寬、低速大轉矩、可靠性高等要求。數(shù)控機床的主軸驅動系統(tǒng)不僅應該具有寬的調速·范圍，而且能在盡可能寬的調速范圍內保持恒功率輸出。另外，為了滿足不.同數(shù)控機床的加工要求，主軸驅動系統(tǒng)還應該滿足一些特殊要求。例如，為了能在數(shù)控車床上加工螺紋要求主軸驅動與進給驅動實行同步控制;為了保證端面加工的表面粗糙度，要求數(shù)控車床、數(shù)控磨床等機床的主軸驅動具有恒線速切削功能;加工中心的主軸驅動系統(tǒng)應具有高精度的主軸停位控制功能，以便進行自動換刀;有的數(shù)控機床還要求主軸驅動系統(tǒng)具有角度控制功能。
二、步進電動機的工作原理及特點
步進電動機是一種同步電動機，定子磁場在空間旋轉時，轉子跟隨定子磁場同步旋轉。定子磁場的激磁磁勢為脈沖式，使磁場以一定頻率步進式旋轉，轉子也就一步一步旋轉?？梢?，步進電動機是一種將電脈沖信號轉換成角位移(或直線位移)的執(zhí)行元件。給步進電動機供電的電源是脈沖電源，而不是直流電源或正弦交流電源。步進電動機的特點是： .
(1)步進電動機轉子的轉速主要取決于脈沖的頻率，轉子總的角位移取決于總的脈沖數(shù)，轉子的轉向取決于分配脈沖的相序。其步距值不受各種干擾因素的影響。
(2)步進電動機每走一步所轉過的角度(實際步距值)與理論步距值之間總有一定的誤差。從某一步到任何一步，即走任意步數(shù)后，也總會有一定的累積誤差，但每轉一圈的累積誤差為零，亦即步距誤差不長期積累。
(3)步進電動機帶負載的能力比較差。
一、伺服系統(tǒng)的分類以及數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的要求
按照控制對象和使用目的的不同，數(shù)控機床伺服系統(tǒng)可分為進給伺服系統(tǒng)、主軸伺服系統(tǒng)和輔助伺服系統(tǒng)。按照伺服系統(tǒng)調節(jié)理論，數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng).可分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng);按驅動部件的動作原理又可將其分為電液控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)又有步進電動機驅動系統(tǒng)、直流伺服電動機驅動系統(tǒng)和交流伺服電動機驅動系統(tǒng)。按照反饋控制方式，數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)有脈沖比較、相位比較、幅值比較和全數(shù)字等伺服系統(tǒng)等。
數(shù)控機床的進給伺服驅動系統(tǒng)應該滿足高精度、快速響應、調速范圍寬、低速大轉矩、可靠性高等要求。數(shù)控機床的主軸驅動系統(tǒng)不僅應該具有寬的調速·范圍，而且能在盡可能寬的調速范圍內保持恒功率輸出。另外，為了滿足不.同數(shù)控機床的加工要求，主軸驅動系統(tǒng)還應該滿足一些特殊要求。例如，為了能在數(shù)控車床上加工螺紋要求主軸驅動與進給驅動實行同步控制;為了保證端面加工的表面粗糙度，要求數(shù)控車床、數(shù)控磨床等機床的主軸驅動具有恒線速切削功能;加工中心的主軸驅動系統(tǒng)應具有高精度的主軸停位控制功能，以便進行自動換刀;有的數(shù)控機床還要求主軸驅動系統(tǒng)具有角度控制功能。
二、步進電動機的工作原理及特點
步進電動機是一種同步電動機，定子磁場在空間旋轉時，轉子跟隨定子磁場同步旋轉。定子磁場的激磁磁勢為脈沖式，使磁場以一定頻率步進式旋轉，轉子也就一步一步旋轉?？梢?，步進電動機是一種將電脈沖信號轉換成角位移(或直線位移)的執(zhí)行元件。給步進電動機供電的電源是脈沖電源，而不是直流電源或正弦交流電源。步進電動機的特點是： .
(1)步進電動機轉子的轉速主要取決于脈沖的頻率，轉子總的角位移取決于總的脈沖數(shù)，轉子的轉向取決于分配脈沖的相序。其步距值不受各種干擾因素的影響。
(2)步進電動機每走一步所轉過的角度(實際步距值)與理論步距值之間總有一定的誤差。從某一步到任何一步，即走任意步數(shù)后，也總會有一定的累積誤差，但每轉一圈的累積誤差為零，亦即步距誤差不長期積累。
(3)步進電動機帶負載的能力比較差。