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數控機床

數控機床的位置控制系統(tǒng)

星之球激光 來源:工控網2012-06-02 我要評論(0 )   

數控機床一般由NC控制系統(tǒng)、伺服驅動系統(tǒng)和反饋檢測系統(tǒng)3部分組成。數控機床對位置系統(tǒng)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...

 

數控機床一般由NC控制系統(tǒng)、伺服驅動系統(tǒng)和反饋檢測系統(tǒng)3部分組成。數控機床對位置系統(tǒng)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;精加工的表面粗糙度;在外界干擾下的穩(wěn)定性。這些要求主要取決于伺服系統(tǒng)的靜態(tài)、動態(tài)特性。對閉環(huán)系統(tǒng)來說,總希望系統(tǒng)有較高的動態(tài)精度,即當系統(tǒng)有一個較小的位置誤差時,機床移動部件會迅速反應。下面就位置控制系統(tǒng)影響數控機床加工要求的幾個方面進行論述。

 

  1、加工精度精度是機床必須保證的一項性能指標。位置伺服控制系統(tǒng)的位置精度在很大程度上決定了數控機床的加工精度。因此位置精度是一個極為重要的指標。為了保證有足夠的位置精度,一方面是正確選擇系統(tǒng)中開環(huán)放大倍數的大小,另一方面是對位置檢測元件提出精度的要求。因為在閉環(huán)控制系統(tǒng)中,對于檢測元件本身的誤差和被檢測量的偏差是很難區(qū)分出來的,反饋檢測元件的精度對系統(tǒng)的精度常常起著決定性的作用??梢哉f,數控機床的加工精度主要由檢測系統(tǒng)的精度決定。位移檢測系統(tǒng)能夠測量的最小位移量稱做分辨率。分辨率不僅取決于檢測元件本身,也取決于測量線路。在設計數控機床、尤其是高精度或大中型數控機床時,必須精心選用檢測元件。所選擇的測量系統(tǒng)的分辨率或脈沖當量,一般要求比加工精度高一個數量級??傊?,高精度的控制系統(tǒng)必須有高精度的檢測元件作為保證。例如,數控機床中常用的直線感應同步器的精度已可達±0.0001mm,即0.1μm,靈敏度為0.05μm,重復精度0.2μm;而圓型感應同步器的精度可達0.5N,靈敏度0.05N,重復精度0.1N。

 

  2、開環(huán)放大倍數在典型的二階系統(tǒng)中,阻尼系數x=1/2(KT)-1/2,速度穩(wěn)態(tài)誤差e(∞)=1/K,其中K為開環(huán)放大倍數,工程上多稱作開環(huán)增益。顯然,系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數是影響伺服系統(tǒng)的靜態(tài)、動態(tài)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K20范圍的伺服系統(tǒng)稱為低放大倍數或軟伺服系統(tǒng),多用于點位控制。而把K20的系統(tǒng)稱為高放大倍數或硬伺服系統(tǒng),應用于輪廓加工系統(tǒng)。假若為了不影響加工零件的表面粗糙度和精度,希望階躍響應不產生振蕩,即要求是取值大一些,開環(huán)放大倍數K就小一些;若從系統(tǒng)的快速性出發(fā),希望x選擇小一些,即希望開環(huán)放大倍數~增加些,同時K值的增大對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度也能有所提高。因此,對K值的選取是必需綜合考慮的問題。換句話說,并非系統(tǒng)的放大倍數愈高愈好。當輸入速度突變時,高放大倍數可能導致輸出劇烈的變動,機械裝置要受到較大的沖擊,有的還可能引起系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。這是因為在高階系統(tǒng)中系統(tǒng)穩(wěn)定性對K值有取值范圍的要求。低放大倍數系統(tǒng)也有一定的優(yōu)點,例如系統(tǒng)調整比較容易,結構簡單,對擾動不敏感,加工的表面粗糙度好。

 

  3、提高可靠性數控機床是一種高精度、高效率的自動化設備,如果發(fā)生故障其損失就更大,所以提高數控機床的可靠性就顯得尤為重要??煽慷仁窃u價可靠性的主要定量指標之一,其定義為:產品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內,完成規(guī)定功能的概率。對數控機床來說,它的規(guī)定條件是指其環(huán)境條件、工作條件及工作方式等,例如溫度、濕度、振動、電源、干擾強度和操作規(guī)程等。這里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)是指發(fā)生故障經修理或更換零件還能繼續(xù)工作的可修復設備或系統(tǒng),從一次故障到下一次故障的平均時間,數控機床常用它作為可靠性的定量指標。由于數控裝置采用微機后,其可靠性大大提高,所以伺服系統(tǒng)的可靠性就相對突出。它的故障主要來自伺服元件及機械傳動部分。通常液壓伺服系統(tǒng)的可靠性比電氣伺服系統(tǒng)差,電磁閥、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。

 

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