(線切割數(shù)控機床)高速電火花穿孔機中伺服系統(tǒng)技術應用
作為高速電火花穿孔機機床的執(zhí)行機構，伺服系統(tǒng)集電力電子器件、控制、驅動及保護為一體，并隨著數(shù)字脈寬調制技術、特種電機材料技術、微電子技術及現(xiàn)代控制技術的進步，經(jīng)歷了從步進到直流，進而到交流的發(fā)展歷程。數(shù)控機床中的伺服系統(tǒng)種類繁多。
　伺服系統(tǒng)是以機械運動的驅動設備一電動機為控制對象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機構，在自動控制理論的指導下組成的電氣傳動自動控制系統(tǒng)。這類系統(tǒng)控制電動機的轉矩、轉速和轉角，將電能轉換為機械能，實現(xiàn)機械的運動要求。數(shù)控穿孔機機床中，伺服系統(tǒng)接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的位移、速度指令，經(jīng)變換、放調與整大后，由電動機和機械傳動機構驅動機床坐標軸、主軸等，帶動工作臺及刀架，通過軸的聯(lián)動使刀具相對工件產(chǎn)生各種復雜的機械運動，從而加工出用戶要求的復雜形狀工件。
1，伺服系統(tǒng)的結構
　　從基本結構看，伺服系統(tǒng)主要由控制器、功率驅動裝置、反饋裝置和電動機組成?？刂破靼凑諗?shù)控系統(tǒng)的給定值和通過反饋裝置檢測的實際運行值的差，調節(jié)控制量；功率驅動裝置作為系統(tǒng)的主回路，一方面按控制量的大小將電網(wǎng)中的電能作用到電動機上，調節(jié)電動機轉矩的大??；另一方面按電動機的要求把恒壓恒頻的電網(wǎng)供電轉換為電動機所需的交流電或直流電；電動機則按供電大小拖動機械運轉。
　　考慮伺服系統(tǒng)在數(shù)控穿孔機機床中的應用，本文按機床中傳動機械的不同將其分為進給伺服與主軸伺服。
2 進給伺服系統(tǒng)的特性
　　進給伺服以數(shù)控穿孔機機床的各坐標為控制對象，產(chǎn)生機床的切削進給運動。為此，要求進給伺服能快速調節(jié)坐標軸的運動速度，并能精確地進行位置控制。具體要求其調速范圍寬、位移精度高、穩(wěn)定性好、動態(tài)響應快。根據(jù)系統(tǒng)使用的電動機，進給伺服可細分為步進伺服、直流伺服、交流伺服和直線伺服。
(1)步進伺服系統(tǒng)
　　步進伺服是一種用脈沖信號控制，并將脈沖信號轉換成相應角位移的控制系統(tǒng)。其角位移與脈沖數(shù)成正比，轉速與脈沖頻率成正比，通過改變脈沖頻率可調節(jié)電動機的轉速。如果停機后某些繞組仍保持通電狀態(tài)，則系統(tǒng)還具有自鎖能力。步進電動機每轉1周都有固定的步數(shù)，如500步、1000步、50000步等，理論上其步距誤差不會累計。
　　步進伺服結構簡單，符合系統(tǒng)數(shù)字化發(fā)展需要，但精度差、能耗高、速度低，且其功率越大移動速度越低。特別是步進伺服易于失步，使其主要用于速度與精度要求不高的經(jīng)濟型數(shù)控機床及舊設備改造。但近年發(fā)展起來的恒斬波驅動、PWM驅動、微步驅動、超微步驅動和混合伺服技術，使步進電動機的高、低頻特性得到很大提高，特別是隨著智能超微步驅動技術的發(fā)展，將把步進伺服的性能提高到新的水平。
(2)直流伺服系統(tǒng)
　　直流伺服的工作原理建立在電磁定律基礎上。與電磁轉矩相關的是互相獨立的兩個變量：主磁通與電樞電流，分別控制勵磁電流與電樞電流，可方便地進行轉矩與轉速控制。另一方面，從控制角度看，直流伺服的控制是一個單輸人單輸出的單變量控制系統(tǒng)，經(jīng)典控制理論完全適用于這種系統(tǒng)，因此，直流伺服系統(tǒng)控制簡單，調速性能優(yōu)異，在數(shù)控機床的進給驅動中曾占據(jù)主導地位。
　　然而，從實際運行考慮，直流伺服電動機引人了機械換向裝置，其成本高、故障多、維護困難，經(jīng)常因碳刷產(chǎn)生的火花而影響生產(chǎn)，并對其他設備產(chǎn)生電磁干擾。同時，機械換向器的換向能力限制了電動機的容量和速度。電動機的電樞在轉子上，使得電動機效率低、散熱差。為改善換向能力、減小電樞的漏感，轉子變得短粗，影響了系統(tǒng)的動態(tài)性能。

線切割數(shù)控機床?