数控机床的伺服系统应用

 数控机床一般由 NC 控制系统、伺服驱动系统和反馈检测系统 3

部分组成。数控机床对位置系统要求的伺服性能包括：定位速度和轮
廓切削进给速度；定位精度和轮廓切削精度；精加工的表面粗糙度；

 

在外界干扰下的稳定性。

 
 这些要求主要取决于伺服系统的静态、动态特性。对闭环系统来说

总希望系统有较高的动态精度，即当系统有一个较小的位置误差时，
机床移动部件会迅速反应。下面就位置控制系统影响数控机床加工要

 

求的几个方面进行论述。

 
 1 加工精度
 
 精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置

精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个
极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系
统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要
求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的
偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着
决定性的作用。可以说，数控机床的加工精度主要由检测系统的精度
决定。位移检测系统能够测量的最小位移量称做分辨率。分辨率不仅取
决于检测元件本身，也取决于测量线路。在设计数控机床、尤其是高精
度或大中型数控机床时，必须精心选用检测元件。所选择的测量系统
的分辨率或脉冲当量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高
精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。例如，数控机床
中常用的直线感应同步器的精度已可达±0.0001mm，即 0.1µm，灵
敏度为 0.05µm，重复精度 0.2µm；而圆型感应同步器的精度可达
0.5N，灵敏度 0.05N，重复精度 0.1N  

。

 
 2 开环放大倍数
 
 在典型的二阶系统中，阻尼系数 x=1/2(KT)-½，速度稳态误差

e(∞)＝1/K，其中 K 为开环放大倍数，工程上多称作开环增益。显然，
系统的开环放大倍数是影响伺服系统的静态、动态指标的重要参数之

 

一。