伺服系統(tǒng)該如何征戰(zhàn)數(shù)控機(jī)床？

作為數(shù)控機(jī)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(biāo)。圍繞伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)特性的提高，近年來(lái)發(fā)展出了多種伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)。進(jìn)給伺服以數(shù)控機(jī)床的各坐標(biāo)為控制對(duì)象，產(chǎn)生機(jī)床的切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。為此，要求進(jìn)給伺服能快速調(diào)節(jié)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)速度，并能精確地進(jìn)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(dòng)態(tài)響應(yīng)快。

隨著中國(guó)制造業(yè)明顯回暖，數(shù)控機(jī)床行業(yè)也進(jìn)入復(fù)蘇階段，市場(chǎng)對(duì)數(shù)控機(jī)需求結(jié)構(gòu)加速升級(jí)，數(shù)控機(jī)床及其應(yīng)用伺服系統(tǒng)開(kāi)始向著多元化的方向發(fā)展。

1、高精度化
提高數(shù)控機(jī)床的加工精度，一般可通過(guò)減少數(shù)控系統(tǒng)的誤差和采用機(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)等方法來(lái)實(shí)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(cè)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(jī)床誤差補(bǔ)償技術(shù)方面，除采用齒隙補(bǔ)償、絲杠螺距誤差補(bǔ)償和刀具補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)外，還可對(duì)設(shè)備熱變形進(jìn)行誤差補(bǔ)償。另外，伺服系統(tǒng)的質(zhì)量直接關(guān)系到數(shù)控機(jī)床的加工精度?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)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(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)伺服系統(tǒng)。

2、高速化
要實(shí)現(xiàn)數(shù)控設(shè)備高速化，首先要求數(shù)控系統(tǒng)能對(duì)由微小程序段構(gòu)成的加工程序進(jìn)行高速處理，以計(jì)算出伺服電機(jī)的移動(dòng)量。同時(shí)要求伺服電機(jī)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(shí)現(xiàn)數(shù)控設(shè)備高速化的關(guān)鍵是提高切削速度、進(jìn)給速度和減少輔助時(shí)間。

3、高柔性化
采用柔性自動(dòng)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(chǎng)變化需求和提高競(jìng)爭(zhēng)能力的有效手段。數(shù)控機(jī)床在提高單機(jī)柔性化的同時(shí)，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(jī)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(biāo)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(diǎn)，它不僅貫穿于生產(chǎn)加工的全過(guò)程（如智能編程、智能數(shù)據(jù)庫(kù)、智能監(jiān)控），還貫穿于產(chǎn)品的售后服務(wù)和維修中。

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(dòng)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(shí)也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。

專家系統(tǒng)技術(shù)將專家經(jīng)驗(yàn)和切削加工的一般規(guī)律與特殊規(guī)律存入計(jì)算機(jī)中，以加工工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)，提供經(jīng)過(guò)優(yōu)化的切削參數(shù)。

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

模式識(shí)別技術(shù)應(yīng)用圖像識(shí)別和聲控技術(shù)，使機(jī)器自己辨認(rèn)圖樣，按照自然語(yǔ)音命令進(jìn)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(shí)，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(jī)床能夠隨時(shí)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(tái)機(jī)床能夠處理以往需要幾臺(tái)機(jī)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(guò)程復(fù)合在一臺(tái)機(jī)床上，以減少占地面積，減少零件傳送和庫(kù)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(jī)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(guò)硬件功能軟件化，以適應(yīng)各種控制功能的要求，同時(shí)采用硬件結(jié)構(gòu)機(jī)床本體的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)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(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化，主要是指機(jī)床通過(guò)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(jì)算機(jī)進(jìn)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(jī)床上的大量采用，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)用戶在進(jìn)口數(shù)控機(jī)床時(shí)要求具有遠(yuǎn)程通信服務(wù)等功能。

8、開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)
開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)可以大量采用通用微機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，如多媒體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)聲控自動(dòng)編程、圖形掃描自動(dòng)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(duì)外開(kāi)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(jìn)行系統(tǒng)集成得到有力的支持，而且也為用戶的二次開(kāi)發(fā)帶來(lái)極大方便，促進(jìn)了數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的開(kāi)發(fā)和廣泛應(yīng)用。