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在數(shù)控機床的加工中,伺服系統(tǒng)為了同時滿足高速快移和單步點動,要求進給驅(qū)動具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。單步點動作為一種輔助工作方式常常在工作臺的調(diào)整中使用。伺服系統(tǒng)在低速情況下實現(xiàn)平穩(wěn)進給,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,電機克服不了這摩擦力而不能轉(zhuǎn)動。此外,還由于存在機械間隙,電機雖然轉(zhuǎn)動,但拖板并不移動,這些現(xiàn)象也可用“死區(qū)”來表達。
設(shè)死區(qū)范圍為a,則最低速度Vmin,應(yīng)滿足Vmin≥a,由于a≤dK,d為脈沖當量(mm/脈沖);K為開環(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床的機械允許界限和實際加工要求,高速度固然能提高生產(chǎn)率,但對驅(qū)動要求也就更高。此外,從系統(tǒng)控制角度看也有一個檢測與反饋的問題,尤其是在計算機控制系統(tǒng)中,必須考慮軟件處理的時間是否足夠。
由于fmax=fmax/d
式中:fmax為最高速度的脈沖頻率,kHz;vmax為最高進給速度,mm/min;d為脈沖當量,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)就是兩個脈沖的間隔時間,對應(yīng)于最高頻率fmax的倒數(shù)則為最小的間隔時間tmin,即tmin=1/DK。顯然,系統(tǒng)必須在tmin內(nèi)通過硬件或軟件完成位置檢測與控制的操作。對最高速度而言,vmax的取值是受到tmin的約束。
一個較好的伺服系統(tǒng),調(diào)速范圍D往往可達到800~1000。當今最先進的水平是在脈沖當量d=1μm的條件下,進給速度從0~240m/min范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。