数控机床的伺服系统性能探究

提高机床性能是先进制造技术的重要课题。数控机床伺服系统的性能决定了数控机床的速度和精度等技术指标，因此，研究数控机床伺服系统的伺服性能十分重要。本文就数控机床对位置伺服系统所要求的伺服性能进行分析，对提高伺服数控加工系统的控制精度进行研究。     

闭环伺服系统的数学建模和性能分析

在数控机床中,伺服系统是数控机床装置和机床的中间连接环节,是数控系统的重要组成部分。伺服系统接受来自伺服控制器的进给脉冲,经变换和放大转换为机床工作台的位移,使工作台跟随指令脉冲移动。讨论了闭环伺服数控系统的数学模型,对闭环伺服系统的动态、静态性能进行了详细的分析,该研究结果为提高数控加工的控制精度提供了理论基础。     

回转进给轴回转运动误差检测系统开发

对于数控机床回转进给轴动态回转精度目前还缺乏有效检测手段,笔者提出了回转进给轴动态回转精度的评价准则并给出了一种基于激光干涉仪的动态回转精度检测系统。该系统以直驱电机作为反转装置驱动元件,以圆光栅作为反转装置位置闭环反馈及角位置检测元件,以激光干涉仪的同步触发功能实现直驱电机转角和激光干涉仪误差数据的同步采集。对圆光栅的误差进行了标定并给出了基于分段三次样条的误差特性描述模型。该系统也适用于回转进给轴静态回转角度的误差检测。     

数控磨床的完全闭环控制与精度分析

普通数控机床采用半闭环、全闭环或双位置环的控制方式可将机床控制精度提高到50um以上，但对零件加工精度要求更高的磨床而言，采用这几种控制方式显然满足不了加工要求。增加“在线检测系统”，实现“完全闭环控制”后，可使零件加工精度控制在5um以内，完全满足工艺要求：通过优化数控伺服参数，改善机械与电气的匹配性，提高机床动态响应，使零件加工尺寸更加稳定：通过对数控磨床完全闭环控制方式的进一步优化，可大大改善数控磨床的稳定性和控制精度。     

光栅尺在数控机床中的应用

随着数控机床在加工领域的普遍使用,对于数控机床所加工的产品的精度要求的不断提高,辅佐数控机床在加工中的走刀精度的产品也运用到数控机床中,光栅尺就是一种辅佐数控机床走刀精度的产品。光栅尺,也称为光栅尺位移传感器(光栅尺传感器),经常应用于数控机床的闭环伺服系统中,可用作直线位移或者角位移的检测。在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测,来观察和跟踪走刀误差,以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。数控机床安装了光栅尺,可以保障机床的走刀精度,对于数控机床的加工精度有着良好的辅助效果。     

基于DSP与CPLD的灌装机同步控制系统设计

针对某型号灌装机控制精度及生产效率低等问题,设计了基于DSP和CPLD运动控制卡的交流伺服系统,以替代凸轮机构的控制功能。详细介绍了伺服系统的组成、同步控制、电子齿轮及快速回摆等功能的实现方法。采用CPLD对码盘信号进行倍频和鉴相处理,提高了同步控制信号的抗干扰能力;采用分段回摆策略,减少了过冲。实际应用表明,此系统不仅保证了系统同步控制精度,而且提高了生产效率。     

计量圆光栅动态精度的检测技术

本文探讨了计量圆光栅的精度检测问题，提出了一种新的动态检测方法。它不同于目前普遍采用的标准多面棱体静态检测法，后者只能得到圆光栅静止于圆周内若干等分位置的静态误差，而前者采用频谱分析方法、借助计算机处理，实现对圆光栅动态地、连续测量，最终得到其误差函数Ｒ（θ）。本方法采用软件修正技术剔除安装偏心等系统误差，硬件系统使用了高精度的脉冲计数电路，使得检测系统的精度大为提高，并且排除了测量过程中，环境或人为因素对检测精度的影响。本文对这种光栅动态检测技术的原理及应用进行了研究，并给出此方法的精度估计     

锁相倍频式光栅检测系统及其应用

介绍了锁相倍频式光栅检测系统的工作原理及硬件组成。该系统采用锁相倍频式细分方法,具有较高的测量精度。最后给出了该技术在光栅数显表上的应用实例。     

模糊PID控制在伺服系统中的应用

针对高速数控机床的应用需求越来越多,以交流永磁同步直线电动机为驱动元件的高速伺服系统是最为有效的解决途径。以数控机床直线交流伺服系统为研究对象,首先进行了主回路及配电的设计,然后对其中主要部件进行选型。然后针对核心部件永磁同步直线电机建立电流、速度、位置三闭环的PID控制模型,应用PID优化理论及模糊自适应理论,对PID参数进行整定优化,并用MATLAB/SIMULINK进行动态仿真、计算,仿真结果表明采用上述方法提高了数控机床交流伺服系统设计整定的效率和精度、改善了系统动态响应性能。     

LS7266R1在双轴位置信号检测中的应用

在数控机床和加工中心等设备中,大多利用直线光栅或圆光栅编码器来测量直线位移或角位移,该传感器输出信号经放大、整形后转换为两路正交编码脉冲信号。针对闭环位置控制系统中的光栅编码器多轴位置信号检测装置,介绍和分析了双轴正交信号鉴相器LS7266R1的功能及内部结构,提出了基于LS7266R1的位置采集电路和软件设计,给出了在数控系统位置检测装置中利用LS7266R1芯片对多组数字信号进行检测的实例并证实采用该芯片不仅组态灵活,适用于多种应用场合,计数范围广、计数频带宽,而且可以简化系统硬件设计,提高系统的可靠性。     

优化FS-0iMD数控系统的参数实现机床的高速高精度加工

根据机床的机械特性和加工要求,进行伺服参数的优化调整,可更好地发挥数控机床控制系统的性能,提高机床的速度和精度。阐述了速度增益和速度环前馈系数的调整,以及CNC按进给速度差值进行加／减速控制时确定伺服参数的调整方法。     

基于伺服系统的数控车床调试技术研究

伺服系统的数控机床调整程度深刻地影响机床的加工性能。调整数控机床的伺服系统主要包括调节机床振动和调整伺服系统的数控机床加工精度两个方面。大多数的数控机床在使用时未能进行更加优化的设定,加之数控机床的在使用期间的一些仪器设备的变化,导致较大的误差的出现。文章据此,在进行阐述伺服系统的特点的基础上,提出了提高伺服系统性能的一些措施,并且对伺服系统未来的发展方向进行了阐述。     

机床的数字控制（下）

论述了机床数控系统的现状和发展趋势,分析了开放式数控系统的体系结构,指出了STEP-NC是下一代数控系统发展方向之一。数控系统通过不断提高插补精度和采用数字总线伺服来提高加工精度的同时,采用信息物理深度融合（CPS）技术,提高数控系统的人机交互、网络化和智能化水平。现在数控系统不仅是生产加工设备的控制系统,也成了智能工厂不可缺少的信息节点。     

基于Simulink的数控机床高阶伺服系统的建模与仿真

针对高精度数控机床的要求,建立了数控机床进给伺服系统的高阶模型,提出了一种基于Matlab/Simulink动态仿真平台的数控机床伺服系统动态性能的仿真方法,它能更精确更方便地了解高阶系统的时域和频域特性,以及多参数变化对系统性能的影响.     

影响数控机床定位精度的环境因素

数控机床的定位精度深刻影响加工零组件的精度与种类,在机械制造与设计领域,数控机床的定位准确度严重影响着机械制造的质量与水平。影响数控机床定位精度的因素有很多,环境因素更是主要的影响因素,外界热量引起的设计误差、机床伺服系统误差等都是影响数控机床定位精度的主要环境因素,只有合理控制环境因素,才能维持数控机床定位精度。     

数控机床伺服驱动系统齿轮配比设计

在数控车床改造中,机床进给伺服驱动系统是重要的组成部分,控制精度是非常重要的指标。该文介绍了数控机床进给伺服系统的组成和分类,同时介绍了电子齿轮在数控机床中的应用情况,介绍了电子齿轮的概念,以配置了安川伺服电机和驱动器的数控进给系统为例,介绍了电子齿轮比的计算过程。     

FANUC数控机床频率响应检测与故障分析

利用伺服调试软件Servo Guide来检测数控机床的频率响应,通过手动设置滤波器和调节伺服参数,有效抑制振动现象。详细分析了频率响应曲线特性,检验了伺服轴的静态和动态特性。根据测量的频率响应曲线分析了数控机床振动故障原因,通过调试参数和机械维修的方法排除了故障。     

数控机床伺服进给系统无传感器检测技术

提出一种基于光栅尺与编码器信号的机床伺服进给系统定位精度检测方法;深入研究电流、扭矩、润滑特性之间关系,获取伺服电动机电流并据此对机床润滑状态进行分析和监测.在全闭环和半闭环条件下进行单轴直线和两轴联动圆测试,实验表明位置、瞬时速度等光栅尺、编码器信息可以用于机床伺服进给系统精度评定和控制特性评估;进行了不同进给速度下的恒速、润滑特性测试,试验分析表明机床润滑特性符合Stribeck摩擦效应,能够实现对机床润滑和运行状态进行监测.     

交叉耦合算法的超精密数控机床伺服控制

超精密加工的轮廓精度控制直接影响到工件的加工精度,交叉耦合控制算法通过对两轴进行协调而影响轮廓控制精度。文章在分析超精密数控机床误差模型的基础上,将变增益交叉耦合控制算法引入超精密空机床的伺服控制,实验结果表明：变增益交叉耦合控制算法可以在不改变位置环的情况下,有效地提高系统的轮廓精度。     

基于PLC的数控机床电气控制系统研究

数控机床在解决复杂、精密零件的加工方面起到了重要的作用,是具有典型机电一体化系统的数控机床。基于PLC的数控机床电气控制系统是数控技术发展的必然结果。PLC数控机床在应用中有很多优点,例如,电气控制系统通过采用工件自动夹紧、断刀检测和机械手自动换刀等实现了数控机床的自动化。本文探讨了加工中心的电气控制技术和设计方法,对确保机床的安全可靠,提高加工精度和生产率具有重要意义。