数控机床的伺服系统发展应用

20 世纪 50 年代出现数控机床以来，作为数控机床重要组成部分的伺服系统，随着新材料、
电子电力、控制理论等相关技术的发展，经历了从步进伺服系统到直流伺服系统再到今天
的交流伺服系统的过程。交流伺服技术的日益发展，交流伺服系统将逐步全面取代直流伺
服系统。
　　数控（Numerical Control）是数控技术的简称。它是利用数字化的信息对机床及加工
过程进行控制的一种方法。数控系统是数控机床的重要部分，它随着计算机技术的发展而
发展。现在的数控系统都是由计算机完成以前硬件数控所做的工作，为特别强调，有时也
称为计算机数字控制系统。计算机数字控制 CNC（Computer Numerical Control）系统是以
微处理器技术为特征,并随着电子技术、计算机技术、数控技术、通讯技术以及精密测量技
术的发展而不断发展完善的一种先进加工制造系统。CNC 系统框图见图 1 所示，它由数控
程序、输入输出设备、操作面板、CNC 装备、可编程控制器（PLC）、主轴伺服系统、进给伺
服系统、检测装备和一些电气辅助装置等组成。

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　　伺服系统是以驱动装置 电机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换
装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统，它包括伺服
驱动器和伺服电机。数控机床伺服系统的作用在于接受来自数控装置的指令信号，驱动机
床移动部件跟随指令脉冲运动，并保证动作的快速和准确，这就要求高质量的速度和位
置伺服。数控机床的精度和速度等技术指标往往主要取决于伺服系统。
    数控机床的伺服系统发展与分类
    数控机床的伺服系统应满足以下基本要求:
    

  

精度高

    数控机床不可能像传统机床那样用手动操作来调整和补偿各种误差，因此它要求很高
的定位精度和重复定位精度。

图 1 CNC 系统框图
 
    

  

快速响应特性好

    快速响应是伺服系统动态品质的标志之一。它要求伺服系统跟随指令信号不仅跟随误
差小，而且响应要快，稳定性要好。在系统给定输入后，能在短暂的调节之后达到新的平
衡或是受到外界干扰作用下能迅速恢复原来的平衡状态。
    

  

调速范围大

    由于工件材料、刀具以及加工要求不同，要保证数控机床在任何情况下都能得到最佳
的切削条件，伺服系统就必须有足够的调速范围，既能满足高速加工要求，又能满足低
速进给要求。调速范围一般大于 1:10000。而且在低速切削时，还要求有较大稳定的转矩输
出。

 

系统可靠性要好