CNC机床伺服驱动系统的自动升降速处理

1 前言

　　数控机床整个系统的可靠性主要取决于微型计算机及接口电路等,而整个系统的精度与快速性又主要取决于伺服系统。由于微型计算机的运算速度快(最小指令执行时间一般在1Ls内),经软件插补运算输出的进给指令信号频率高;而伺服驱动元件的响应频率低(一般在几百Ls之间)。因此,容易造成启动或加速时的失步、停止或减速时的超程,使工作台的实际位移与进给指令信号不一致,形成加工误差,直接影响整个数控系统的精度和快速性。

　　为了解决微型计算机运算速度快、输出进给指令信号频率高,伺服驱动元件的响应频率低的矛盾,消除由此产生的加工误差,必须对进给指令信号频率进行自动升降处理,使之适合伺服驱动元件的响应频率。由于开环控制数控机床常采用步进电机作为伺服驱动元件,而闭环(半闭环)数控机床多采用交、直流伺服电机作为伺服驱动元件,因此,它们的自动升降速处理的原理和方法也各不相同。

2 伺服驱动元件的升降速特性

　　伺服驱动元件的升降速特性是描述伺服驱动元件由静止到工作频率f和由工作频率f到静止的升降速过程中,定子绕组通电状态频率与时间的变化关系。而用来描述以上关系的曲线称之为伺服驱动元件的升降速特性曲线,如图1所示。

图1 伺服驱动元件的升降速特性曲线

　　由于受机械和电气过渡过程的影响,当伺服驱动元件从静止启动逐渐上升达到工作率时,需要经过一段加速时间,逐渐上升,这一过程称为升速过程;同样,当伺服驱动元件从工作频率f降到静止时,也需要一减速时间,逐渐下降,这一过程称为降速过程;当伺服驱动元件的工作频率f不变化时,这一过程称为恒速过程。为了使伺服驱动元件工作时不失步、不超程,升速时间和降速时间应分别大于升速时间常数Ta和降速时间常数Td。