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在數(shù)控機(jī)床的加工中,伺服系統(tǒng)為了同時(shí)滿(mǎn)足高速快移和單步點(diǎn)動(dòng),要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。單步點(diǎn)動(dòng)作為一種輔助工作方式常常在工作臺(tái)的調(diào)整中使用。伺服系統(tǒng)在低速情況下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)進(jìn)給,則要求速度必須大于“死區(qū)”范圍。所謂“死區(qū)”指的是由于靜摩擦力的存在使系統(tǒng)在很小的輸入下,電機(jī)克服不了這摩擦力而不能轉(zhuǎn)動(dòng)。此外,還由于存在機(jī)械間隙,電機(jī)雖然轉(zhuǎn)動(dòng),但拖板并不移動(dòng),這些現(xiàn)象也可用“死區(qū)”來(lái)表達(dá)。
設(shè)死區(qū)范圍為a,則最低速度Vmin,應(yīng)滿(mǎn)足Vmin≥a,由于a≤dK,d為脈沖當(dāng)量(mm/脈沖);K為開(kāi)環(huán)放大倍數(shù),則
Vmin≥dK
若取d=0.01mm/脈沖,K=30×1/S,則最低速度
Vmin≥a=30×0.01mm/min=18mm/min
伺服系統(tǒng)最高速度的選擇要考慮到機(jī)床的機(jī)械允許界限和實(shí)際加工要求,高速度固然能提高生產(chǎn)率,但對(duì)驅(qū)動(dòng)要求也就更高。此外,從系統(tǒng)控制角度看也有一個(gè)檢測(cè)與反饋的問(wèn)題,尤其是在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中,必須考慮軟件處理的時(shí)間是否足夠。
由于fmax=fmax/d
式中:fmax為最高速度的脈沖頻率,kHz;vmax為最高進(jìn)給速度,mm/min;d為脈沖當(dāng)量,mm。
又設(shè)D為調(diào)速范圍,D=vmax/vmin,得
fmax =Dvmin/d=DKd/d=DK
由于頻率的倒數(shù)就是兩個(gè)脈沖的間隔時(shí)間,對(duì)應(yīng)于最高頻率fmax的倒數(shù)則為最小的間隔時(shí)間tmin,即tmin=1/DK。顯然,系統(tǒng)必須在tmin內(nèi)通過(guò)硬件或軟件完成位置檢測(cè)與控制的操作。對(duì)最高速度而言,vmax的取值是受到tmin的約束。
一個(gè)較好的伺服系統(tǒng),調(diào)速范圍D往往可達(dá)到800~1000。當(dāng)今最先進(jìn)的水平是在脈沖當(dāng)量d=1μm的條件下,進(jìn)給速度從0~240m/min范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。