数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 甚至造成系统不稳定：若减小系统增益，又会增加稳态误差。这就要求伺服系统要能快 速响应，但又不能超调，否则将形成过切，影响加工质量。所以应当适当选择系统增益， 以便获得合理的响应速度。同时，当负载突变时，要求速度的恢复时间也要短，且不能 有振荡，这样才能得到光滑的加工表面。 3.调速范围宽 调速范围是指生产机械要求电机能提供的最高转速和最低转速之比，即 IV min 式中，R,为调速范围，N和N。分别为生产机械要求电机能提供的最高转速和最 低转速，一般都指额定负载时的转速（对于少数负载很轻的机械，也可以是实际负载时 的转速) 在数控机床中，往往加工刀具、被加工材质以及零件加工要求不同，为保证在任何 情况下都能得到最佳切削条件，就要求进给驱动必须具有足够宽的调速范围。目前对一 般的数控机床而言，伺服系统在承担全部工作负载的情况下，工作进给速度范围可达 0~6m/mm(调速范围12000)：为了保证精确定位，伺服系统的低速趋近速度为 0.1mm/min:为了缩短辅助时间快速移动速度可高达15m/min(例如XHK760型立式加 工中心的工作进给速度范围为2mm/min~4m/mm,快速进给速度为10mmin),如此 宽的调速范围是伺服系统设计的一个难题。因多坐标联动的数控机床合成进给速度保持 常数，是保证表面粗糙度的重要条件，故为保证较高的轮廓精度，机床各坐标方向的运 动速度也要配合适当，这是对数控系统和伺服系统提出的共同要求。 4.低速大扭矩 根据机床的加工特点，经常在低速进行重切削，即在低速时进给驱动要有大的转矩 输出，这就要求动力源尽量靠近机床的执行机构，从而可缩短进给驱动的传动链，使传 动装置的机械部分结构简化，系统刚性增加，从而也使传动装置的动态质量和中间传动 的运动精度得到提高。 5.稳定性好 稳定性是伺服系统能否正常工作的前提，特别要求数控机床在低速进给情况下不产 生爬行现象，并要求负载变化而不产生共振。稳定性与系统的惯性、刚性、阻尼及增益 等有关，应适当选择上述各项参数，以达到最佳工作性能。对数控机床伺服系统，影响 机床加工过程的伺服特性是稳态特性，而影响稳态特性的两个重要参数是系统增益和伺 服刚度。 二、进给伺服系统的基本组成 数控进给伺服系统按有无反馈检测元件分为开环、闭环和半闭环三种类型，这三种 类型的伺服系统的基本组成不完全相同，但不管是哪种类型，执行元件及其驱动控制单 元都必不可少。驱动控制单元的作用是将进给指令转化为执行元件所需要的信号形式， 执行元件则将该信号转化为相应的机械位移。 开环伺服系统由驱动控制单元、执行元件和传动装置组成。通常，执行元件选用步 兰州交通大学机电工程学院数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 3 甚至造成系统不稳定；若减小系统增益，又会增加稳态误差。这就要求伺服系统要能快 速响应，但又不能超调，否则将形成过切，影响加工质量。所以应当适当选择系统增益， 以便获得合理的响应速度。同时，当负载突变时，要求速度的恢复时间也要短，且不能 有振荡，这样才能得到光滑的加工表面。 3．调速范围宽 调速范围是指生产机械要求电机能提供的最高转速和最低转速之比，即 min max N N RN = 式中， RN 为调速范围， N max 和 N min 分别为生产机械要求电机能提供的最高转速和最 低转速，一般都指额定负载时的转速(对于少数负载很轻的机械，也可以是实际负载时 的转速)。 在数控机床中，往往加工刀具、被加工材质以及零件加工要求不同，为保证在任何 情况下都能得到最佳切削条件，就要求进给驱动必须具有足够宽的调速范围。目前对一 般的数控机床而言，伺服系统在承担全部工作负载的情况下，工作进给速度范围可达 0 ~ 6m/min (调速范围 1:2000)；为了保证精确定位，伺服系统的低速趋近速度为 0.1mm/min；为了缩短辅助时间快速移动速度可高达 15m/min（例如 XHK760 型立式加 工中心的工作进给速度范围为 2mm / min ~ 4m/min ，快速进给速度为 10m/min），如此 宽的调速范围是伺服系统设计的一个难题。因多坐标联动的数控机床合成进给速度保持 常数，是保证表面粗糙度的重要条件，故为保证较高的轮廓精度，机床各坐标方向的运 动速度也要配合适当，这是对数控系统和伺服系统提出的共同要求。 4．低速大扭矩 根据机床的加工特点，经常在低速进行重切削，即在低速时进给驱动要有大的转矩 输出，这就要求动力源尽量靠近机床的执行机构，从而可缩短进给驱动的传动链，使传 动装置的机械部分结构简化，系统刚性增加，从而也使传动装置的动态质量和中间传动 的运动精度得到提高。 5．稳定性好 稳定性是伺服系统能否正常工作的前提，特别要求数控机床在低速进给情况下不产 生爬行现象，并要求负载变化而不产生共振。稳定性与系统的惯性、刚性、阻尼及增益 等有关，应适当选择上述各项参数，以达到最佳工作性能。对数控机床伺服系统，影响 机床加工过程的伺服特性是稳态特性，而影响稳态特性的两个重要参数是系统增益和伺 服刚度。 二、进给伺服系统的基本组成 数控进给伺服系统按有无反馈检测元件分为开环、闭环和半闭环三种类型，这三种 类型的伺服系统的基本组成不完全相同，但不管是哪种类型，执行元件及其驱动控制单 元都必不可少。驱动控制单元的作用是将进给指令转化为执行元件所需要的信号形式， 执行元件则将该信号转化为相应的机械位移。 开环伺服系统由驱动控制单元、执行元件和传动装置组成。通常，执行元件选用步