伺服系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)、國防、空間技術(shù)、日常生活等各個(gè)領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用，已成為其中一個(gè)不可缺少的組成部分。隨著交流伺服技術(shù)的發(fā)展和價(jià)格的下降，以前凡用直流伺服系統(tǒng)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)的地方，都可以采用交流伺服系統(tǒng)，并且成為未來的一個(gè)發(fā)展方向。現(xiàn)將其中的一些典型應(yīng)用加以介紹，為初學(xué)者開闊視野，更有利于擴(kuò)大推廣應(yīng)用。
數(shù)控機(jī)床是集機(jī)、電、液、微電子和信息技術(shù)為一體的機(jī)電一體化典型產(chǎn)品是機(jī)械設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和高柔性等優(yōu)點(diǎn)的工作母機(jī)：而數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床中最主要的品種之一，解決了大部分機(jī)械零件的自動(dòng)化加工問題成為最主要的機(jī)械加工設(shè)備。
數(shù)控車床(臥式)主要用于軸、盤類回轉(zhuǎn)體零件的切削，可以完成直線、圓弧、直螺紋、錐螺紋等各種型面的加工。
“數(shù)控車床”顧名思義，即是將數(shù)值與符號(hào)以代碼的形式輸入給車床機(jī)械本體，由車床中的測量系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)控制刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡控制車床的各坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)、速度及位移，從而實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械零件的切削加工。數(shù)控車床的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖如圖9—1所示。
工件隨主軸旋轉(zhuǎn)，現(xiàn)代的****設(shè)計(jì)為主軸與電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝一體，通常還裝有主軸位置傳感器(例如編碼器等)檢測主軸位置使之保持與進(jìn)給系統(tǒng)同步。這里介紹的數(shù)控車床是個(gè)三坐標(biāo)系統(tǒng)，主軸為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)。另外兩個(gè)坐標(biāo)屬刀具進(jìn)給系統(tǒng)(X、z坐標(biāo))。在機(jī)床中稱謂的坐標(biāo)，一般指坐標(biāo)軸而言。例如x坐標(biāo)的電動(dòng)機(jī)又稱為X軸電動(dòng)機(jī)。刀具在X軸向和z軸向的運(yùn)動(dòng)分別由各自的伺服電動(dòng)機(jī)通過滾珠絲杠帶動(dòng)，而電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)方式均由伺服控制器控制。主軸電動(dòng)機(jī)為高速內(nèi)裝式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。主軸控制器通常采用矢量控制法對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，直接把轉(zhuǎn)速指令輸入主軸控制器就可以控制主軸的轉(zhuǎn)速。由數(shù)控系統(tǒng)cNc給出主軸電動(dòng)機(jī)與進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)控制命令完成對(duì)主軸速度控制與各進(jìn)給軸的速度、位移控制，實(shí)現(xiàn)軌跡加工。各坐標(biāo)軸都有相應(yīng)的速度與位移檢測裝置，構(gòu)成閉環(huán)反饋控制。主軸電動(dòng)機(jī)由旋轉(zhuǎn)變壓器測速，由光電編碼器檢測位置實(shí)現(xiàn)分度(c軸)使之與進(jìn)給系統(tǒng)保持同步，完成螺紋加工。
表9-1 給出了數(shù)控車床技術(shù)條件舉例
同時(shí)，在各種加工中心、數(shù)控銑床、鉆鏜床、磨床、電加工機(jī)床、組合機(jī)床、鍛壓機(jī)床、龍門鏜銑床等各類金屬切削機(jī)床中，都廣泛采用交流伺服系統(tǒng)作進(jìn)給或做主軸驅(qū)動(dòng)。結(jié)合各自的機(jī)床特點(diǎn)，選用適合于應(yīng)用的伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器。
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