探析：数控机床与伺服系统的关系

       伺服系统在机床行业领域的应用已经非常广泛因此伺服系统和机床的关系已经非常紧密。作为数控机床的重要功能部件，伺服系统是影响系统加工性能的重要指标。随着数控机床的发展，伺服控制系统在机床行业的应用也在不断完善，其之间的配合犹如一对老朋友，越来越默契了。

       卧式数控机床由CNC控制器，伺服驱动及电机、电器柜和数控机床的机架四部分组成。其工作原理是：通过CNC内配置的专用编程软件，将加工零件的的轨迹用坐标的方式表达出来，把这些信息转化成能使驱动伺服电机的带有功率的信号(脉冲串)，控制伺服电机带动相应轴来实现运动轨迹。同时，刀架上配有数控车刀，通过按加工材质配置相应的刀具，对固定于主轴上的加工材料进行切削，即可加工出相应的工件。

       在数控机床上，伺服调控系统是其不可缺少的一部分。其任务是把数控信息转化为机床进给运动，从而实现精准控制。由于数控机床对产品加工时要求高，所以采用的伺服控制系统十分关键。

       目前在数控机床上使用的伺服控制系统，其优点主要有：精度高，伺服系统的精度是指输出量能复现输入量的精确程度。包括定位精度和轮廓加工精度；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，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。直接影响数控加工的精度和表面粗糙度；快速响应，快速响应是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度；调速范围宽，其调速范围可达0—30m/min；低速大转矩，进给坐标的伺服控制属于恒转矩控制，在整个速度范围内都要保持这个转矩，主轴坐标的伺服控制在低速时为恒转矩控制，能提供较大转矩，在高速时为恒功率控制，具有足够大的输出功率。

       在机床进给伺服中采用的主要是永磁同步交流伺服系统，有三种类型：模拟形式、数字形式和软件形式。模拟伺服用途单一，只接收模拟信号，位置控制通常由上位机实现。数字伺服可实现一机多用，如做速度、力矩、位置控制。可接收模拟指令和脉冲指令，各种参数均以数字方式设定，稳定性好。具有较丰富的自诊断、报警功能。软件伺服是基于微处理器的全数字伺服系统。其将各种控制方式和不同规格、功率的伺服电机的监控程序以软件实现。使用时可由用户设定代码与相关的数据即自动进入工作状态。配有数字接口，改变工作方式、更换电动机规格时，只需重设代码即可，故也称万能伺服。

       交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。

      目前在机床行业，国内外众多厂商都有该行业的伺服产品，其中国外的西门子、博世力士乐，国内的东能、汇川、台达等产品在2011年的市场表现较好。