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注评考试《机电设备评估基础》预习：数控机床的伺服驱动系统
第五章 数控机床及工业机器人
知识点十二、数控机床的伺服驱动系统
一、概述（熟悉）
伺服驱动系统简称伺服系统（Serve system），是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。
伺服系统的性能在很大程度上决定了数控机床的性能。
（一）伺服驱动系统的分类
| 按控制对象和使用目的 | 进给伺服系统 | 用于控制机床各坐标轴的切削进给运动，是一种精密的位置跟踪、定位系统，它包括速度控制和位置控制。 |
| 主轴伺服系统 | 用于控制机床主轴的旋转运动和切削过程中的转矩和功率，一般只以速度控制为主。 | |
| 辅助伺服系统 | 用在各类加工中心或多功能数控机床中，用来控制刀库、料库等辅助系统，一般多采用简易的位置控制。 | |
| 按伺服系统调节理论 | 数控机床的进给伺服系统可分为开环、闭环和半闭环系统。 | |
| 按驱动部件的动作原理 | 电液控制系统和电气控制系统，其中，电气控制系统分为步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机驱动系统。 | |
| 按反馈比较控制方式 | 脉冲比较、相位比较、幅值比较和全数字等伺服系统。 | |
（二）数控机床对伺服驱动系统的要求
对进给伺服驱动系统的要求：
| 高精度 | 要求伺服系统准确定位，即定位误差特别是重复定位误差要小，并且伺服系统的跟随精度高，即跟随误差小。一般定位精度达到μm级，高的要求达到±0.01～±0.005μm。 |
| 快速响应，无超调 | 加工过程中，为了提高生产率和保证加工质量，要求加（减）速度足够大，以便缩短伺服系统过渡过程时间。一般电动机速度从零变到最高速，或从最高速降至零，时间在200毫秒以下，甚至小于几十毫秒。 |
| 调速范围宽 | 为保证在任何情况下都能得到最佳切削条件，要求进给驱动必须具有足够宽的调速范围（至少达到1：1000，有些高性能系统已能达到1：100000）。而且通常是无级调速。 |
| 低速大转矩 | 具有较强的过载能力。力矩波动要小，一般允许的波动数在3%左右。 |
| 可靠性高 | 对环境的适应性强，性能稳定，使有寿命长，平均无故障间隔时间长。 |
对主轴驱动系统的要求：
主轴驱动系统不仅应该具有宽的调速范围，而且能在尽可能宽的速度范围内保持恒功率输出。为了满足不同数控机床的加工要求，还对主轴驱动系统提出一些特殊要求，如：
为了能在数控车床等机床上加工螺纹，要求主轴驱动与进给驱动实行同步控制；
为了保证端面加工的表面粗糙度，要求数控车床、磨床等机床的主轴驱动系统具有恒线速切削功能；
在加工中心上，由于自动换刀的需要，要求主轴驱动系统具有高精度的停位控制功能；
有的数控机床还要求主轴驱动系统具有角度的控制功能。
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