浅谈伺服电机系统的重要功能

　　数控机床的伺服电机系统重要的功能是保证输出的速度和距离准确付制输入要求。为了保证实现这个功能，数控机床的伺服系统基本包括电流控制环，速度控制环和位置控制环三环控制的系统。电流环保证伺服系统的电流在动态时为更佳波形; 速度环和位置环保证伺服电机系统在任何时刻的输出速度和位置准确付制输入信号要求的速度和位置。评估伺服系统往往从系统的静特性、动特性出发，车床数控改造，具体性能进行评估如下。

　　系统动态特性的分析

　　系统的动态特性是描述系统在输入的作用下，输出随时间变化的情况。速度和电流控制系统，有数字和模拟两种控制方法，可分别采用离散和连续的数学方法分析。工程上为了简化分析，***车床数控改造，根据香农定理，选择数字系统的采样频率f0，数字系统信号频谱中的高频率为fmax。这样系统就可以按连续系统，用拉普拉斯传递函数的方法分析。

　　对输出特性的要求

　　它是指被控制的伺服电机和驱动器的静特性，根据这个特性，判断在要求的速度范围内是否具有足够的输出转矩以带动负载。是否有足够的过载倍数使机械负载启动。一般伺服电机以转矩作为主要参数。连续工作的转矩不得超过连续工作区。在起制动及加减速时不得超过断续工作区。为了能反向和在制动下工作，伺服系统还需要具有四象限工作的特性。

　　速度环经常采用的两种控制方式

　　为了分析速度系统，把电流环近似为1; 由于伺服电机的轴端施加负载，所以伺服系统的动态特性受阻尼和惯性负载的影响。为了提高系统的动态性能，PID算法是工程上经常采用的方法，速度环经常采用的有PI和IP两种控制方式。本质上，PI与IP都是比例—积分的关系。但PI控制软件处理的顺序是先比例、后积分，着重于比例; 而IP控制软件处理的顺序是先积分、后比例，着重于积分。

对刀点和换刀点

在确定了零件的安装方式后， 要选择好工件坐标系、对刀点和换刀点。对刀点是指在数控加工时， 刀具相对零件运动的起点， 通常设定为工件坐标系的原点。对刀点可以设在工件上， 也可以设在与工件的***基准有一定关系的夹具某一位置上。其选择原则如下：使程序编制简单。对刀点在机床上容易找正， 加工过程中检查方便。引起的加工误差小。

数控加工过程中需要换刀时应该设定换刀点。换刀点应设在零件和夹具的外面， 以免换刀时撞伤工件或夹具等。

改造要点

选择数字控制系统。进口数控系统有日本Fanue、德国Siemens、美国MCS-8051系统等。国产数控系统主要有华中数控、广州数控系统等。这些系统均有直线插补、圆弧插补、车公／英制螺纹、刀具补偿、间隙补偿、刀具自动转位等功能，性能稳定，普通车床数控改造，价钱适中，操作面板简单直观，有启动键、暂停键、单段／连续开关、连续进给键、急停键、键盘、显示屏等。不但控制弱电，而且对主轴变速、刀架转位、主轴启停与换向及其他一些辅助性动作也能通过指令控制。

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