国内数控机床伺服系统基本要求和特点探析

    伺服电机（servomotor）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马
达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩
和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系
统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的
电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主
要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
　　
    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。以上指的主要
是进给伺服控制，另外还有对主运动的伺服控制，不过控制要求不如前者高。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。
　　
    一、伺服系统的基本要求和特点
　　
    1.对伺服系统的基本要求
　　
    （1）稳定性好：稳定是指系统在给定输入或外界干扰作用下，能在短暂的调节过程后到
达新的或者回复到原有平衡状态。
　　
    （2）精度高：伺服系统的精度是指输出量能跟随输入量的精确程度。作为精密加工的数
控机床，要求的定位精度或轮廓加工精度通常都比较高，允许的偏差一般都在

0.01～

0.00lmm 之间。
　　
    （3）快速响应性好：快速响应性是伺服系统动态品质的标志之一，即要求跟踪指令信号
的响应要快，一方面要求过渡过程时间短，一般在

200ms 以内，甚至小于几十毫秒；另一

方面，为满足超调要求，要求过渡过程的前沿陡，即上升率要大。
　　
    2、伺服系统的主要特点
　　
    （1）精确的检测装置：以组成速度和位置闭环控制。
　　
    （2）有多种反馈比较原理与方法：根据检测装置实现信息反馈的原理不同，伺服系统反
馈比较的方法也不相同。目前常用的有脉冲比较、相位比较和幅值比较

3 种。

　　
    （3）高性能的伺服电动机（简称伺服电机）：用于高效和复杂型面加工的数控机床，伺
服系统将经常处于频繁的启动和制动过程中。要求电机的输出力矩与转动惯量的比值大，以
产生足够大的加速或制动力矩。要求伺服电机在低速时有足够大的输出力矩且运转平稳，以
便在与机械运动部分连接中尽量减少中间环节。