伺服系统:对机床行业控制性能的显著提升

   2024-03-18 工业品商城13
核心提示:对精度、速率、功率等的调控能力标准乃机床产品的核心追求目标。面临我国机床工具行业的数控技术与国际一流水平相比仍旧相对滞后的现状,探究其根本,可以说,优质功能配套部件的缓慢发展乃是关键原因之一,这些功能部件的状况直接关系到主体设备的综合技术水平,与数控机床产业的发展紧密相连,当中,亦包含运动控制的核心

     对精度、速率、功率等的调控能力标准乃机床产品的核心追求目标。面临我国机床工具行业的数控技术与国际一流水平相比仍旧相对滞后的现状,探究其根本,可以说,优质功能配套部件的缓慢发展乃是关键原因之一,这些功能部件的状况直接关系到主体设备的综合技术水平,与数控机床产业的发展紧密相连,当中,亦包含运动控制的核心部件——伺服系统。现阶段,在数控机床行业的实际应用中,交流伺服系统已然体现出显著优势;而依据机床传动机制的差异,又将采用的伺服系统划分为进给伺服与主轴伺服两类。

     在主轴伺服驱动组件方面,鉴于需提供加工各类工件所需的切割功率,故要求其满足机床主轴调速范围宽、低速大扭矩、动态响应迅速等特性,同时还须协同CNC系统实现刚性攻丝、主轴速度调节、Cs轴控制实时转换等高端功能。至于进给伺服驱动组件,则以数控机床的各坐标为控制对象,以便产生机床的切割进给运动,因此,特别注重其对位置与速度控制的精准性和迅速性,且其可靠性需得到充分保证。

     为了进一步提升机床行业伺服驱动组件的控制功能,目前诸多数字处理技术被引进至该领域,众多厂商纷纷推出全数字式交流伺服驱动组件。这类伺服驱动设备采用数字信号处理器(DSP)、CPLD超大规模集成电路芯片,以及优化的PID控制算法,实现了数字式控制,大幅度提升了控制精度和响应速度;并且,利用智能功率模块(IPM),从而保障了设备整体的可靠性。

    在机床行业所选用的电机方面,当前主要涵盖步进电机、伺服电机以及混合式步进电机等,高精密数控机床要求电机采用全密封式结构,配置高速、高精度光电编码器,与高性能驱动器协同实现高精度速度和位置控制,确保稳定可靠、振动微弱、噪声低。

     伴随着国内数控机床行业的迅猛发展,高频率、亚微米精加工时代已然来临,如在iPone、iPad、LED TV等消费电子、信息科技和光电产业中,由于3C产品多样化且生产速度快的特性,使得精密小型快速加工需求日益增加,高速切割机床的市场容量大幅增长。除此之外,数字化、网络化技术正引领数控机床迈入一个全新的阶段,“智能化制造”已不再仅限于一种愿景。面对数控机床行业前沿的技术发展,使得伺服控制系统也亟待在各个方面提升其性能指标,其中,分布式串行伺服系统、提高控制精度及稳定性,以及降低电机能耗,乃是目前整体伺服系统在技术研发上的主要发展方向。

     在现今运动控制技术的进步中,分布式系统架构(Distributed)日益凸显其重要的角色和价值,它在生产决策、整合制造、人机界面优化、节能环保等方面具有积极影响。顺应这一趋势,不仅要求软硬件具备更高的实时性和扩展性,亦须采纳串行式(Serial)伺服控制,以满足多轴、多点(I/O)控制,这些将成为未来伺服系统发展的关键方向之一。


 
 
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