伺服系統(tǒng)該如何征戰(zhàn)數(shù)控機床？

作為數(shù)控機床的重要功能部件，伺服系統(tǒng)的特性一直是影響系統(tǒng)加工性能的重要指標。圍繞伺服系統(tǒng)動態(tài)特性與靜態(tài)特性的提高，近年來發(fā)展出了多種伺服驅(qū)動技術(shù)。進給伺服以數(shù)控機床的各坐標為控制對象，產(chǎn)生機床的切削進給運動。為此，要求進給伺服能快速調(diào)節(jié)坐標軸的運動速度，并能精確地進行位置控制，具體要求其調(diào)速范圍寬、位移精度高、穩(wěn)定性好、動態(tài)響應(yīng)快。

隨著中國制造業(yè)明顯回暖，數(shù)控機床行業(yè)也進入復(fù)蘇階段，市場對數(shù)控機需求結(jié)構(gòu)加速升級，數(shù)控機床及其應(yīng)用伺服系統(tǒng)開始向著多元化的方向發(fā)展。

1、高精度化

提高數(shù)控機床的加工精度，一般可通過減少數(shù)控系統(tǒng)的誤差和采用機床誤差補償技術(shù)等方法來實現(xiàn)。在減少CNC系統(tǒng)控制誤差方面，通常采取提高數(shù)控系統(tǒng)的分辨率、提高位置檢測精度、在位置伺服系統(tǒng)中采用前饋控制與非線性控制等方法；在機床誤差補償技術(shù)方面，除采用齒隙補償、絲杠螺距誤差補償和刀具補償?shù)燃夹g(shù)外，還可對設(shè)備熱變形進行誤差補償。另外，伺服系統(tǒng)的質(zhì)量直接關(guān)系到數(shù)控機床的加工精度。現(xiàn)代數(shù)控機床采用了交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，并采用新型控制理論可實現(xiàn)高速響應(yīng)伺服系統(tǒng)。

2、高速化

要實現(xiàn)數(shù)控設(shè)備高速化，首先要求數(shù)控系統(tǒng)能對由微小程序段構(gòu)成的加工程序進行高速處理，以計算出伺服電機的移動量。同時要求伺服電機能高速度地做出反應(yīng)，采用32位及64位微處理器，是提高數(shù)控系統(tǒng)高速處理能力的有效手段。實現(xiàn)數(shù)控設(shè)備高速化的關(guān)鍵是提高切削速度、進給速度和減少輔助時間。

3、高柔性化

采用柔性自動化設(shè)備或系統(tǒng)，是提高加工精度和效率、縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)市場變化需求和提高競爭能力的有效手段。數(shù)控機床在提高單機柔性化的同時，朝著單元柔性化和系統(tǒng)柔性化的方向發(fā)展。如出現(xiàn)了可編程控制器（PLC）控制的可調(diào)組合機床、數(shù)控多軸加工中心、換刀換箱式加工中心、數(shù)控三坐標動力單元等具有柔性的高效加工設(shè)備、柔性加工單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）以及介于傳統(tǒng)自動線與FMS之間的柔性制造線（FTU）。

4、智能化

為適應(yīng)制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、自動化發(fā)展的需要，智能化正成為數(shù)控設(shè)備研究及發(fā)展的熱點，它不僅貫穿于生產(chǎn)加工的全過程（如智能編程、智能數(shù)據(jù)庫、智能監(jiān)控），還貫穿于產(chǎn)品的售后服務(wù)和維修中。

①自適應(yīng)控制技術(shù)自適應(yīng)控制可根據(jù)切削條件的變化，自動調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工系統(tǒng)能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較低的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。

②專家系統(tǒng)技術(shù)將專家經(jīng)驗和切削加工的一般規(guī)律與特殊規(guī)律存入計算機中，以加工工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)，提供經(jīng)過優(yōu)化的切削參數(shù)。

③故障自診斷、自修復(fù)技術(shù)在整個工作狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時對CNC系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設(shè)備進行自診斷、檢查。

④模式識別技術(shù)應(yīng)用圖像識別和聲控技術(shù)，使機器自己辨認圖樣，按照自然語音命令進行加工。

5、復(fù)合化

在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量不斷減少的同時，加工的產(chǎn)品形狀日益復(fù)雜。另外，產(chǎn)品周期的縮短要求加工機床能夠隨時調(diào)整和適應(yīng)新的變化，以滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求，這就要求1臺機床能夠處理以往需要幾臺機床處理的工序。在保持工序集中和減少工件重新安裝定位的前提下，使更多的不同加工過程復(fù)合在一臺機床上，以減少占地面積，減少零件傳送和庫存，保證加工精度和節(jié)能降耗的要求。

6、高可靠性

為了提高數(shù)控機床的可靠性，數(shù)控系統(tǒng)采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)模或超大規(guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)景，提高可靠性。通過硬件功能軟件化，以適應(yīng)各種控制功能的要求，同時采用硬件結(jié)構(gòu)機床本體的模塊化、標準化和通用化及系列化，使得既提高硬件生產(chǎn)批量，又便于組織生產(chǎn)和質(zhì)量把關(guān)。

7、網(wǎng)絡(luò)化

數(shù)控機床的網(wǎng)絡(luò)化，主要是指機床通過所配裝的數(shù)控系統(tǒng)與外部的其他控制系統(tǒng)或上位計算機進行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制。隨著信息化技術(shù)在數(shù)控機床上的大量采用，越來越多的國內(nèi)用戶在進口數(shù)控機床時要求具有遠程通信服務(wù)等功能。

8、開放式體系結(jié)構(gòu)

開放式體系結(jié)構(gòu)可以大量采用通用微機的先進技術(shù)，如多媒體技術(shù)，實現(xiàn)聲控自動編程、圖形掃描自動編程等，其新一代數(shù)控系統(tǒng)的硬件、軟件和總線規(guī)范都是對外開放的，由于有充足的軟、硬件資源可供利用，不僅使數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶進行系統(tǒng)集成得到有力的支持，而且也為用戶的二次開發(fā)帶來極大方便，促進了數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的開發(fā)和廣泛應(yīng)用。

審核編輯 ：李倩