數(shù)控伺服系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)

隨著電腦的普及和信息化的到來，工業(yè)生產(chǎn)也從過去落后的手動加工，逐漸向自動化、信息化、人性化的方向發(fā)展。對于數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動裝置來說，要求具有良好的快速反應(yīng)性能，準(zhǔn)確而靈敏地跟蹤數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)字指令信號，并能忠實(shí)地執(zhí)行來自數(shù)控裝置的指令，從而提高系統(tǒng)的動態(tài)跟隨特性和靜態(tài)跟蹤精度。而對于伺服系統(tǒng)來說，由于其應(yīng)用的環(huán)境不同，技術(shù)水平的差異，使用條件也不盡相同，這就要求伺服系統(tǒng)要盡量適應(yīng)不同設(shè)備的不同要求，這也對伺服系統(tǒng)的研發(fā)提出了更高的要求。對于伺服系統(tǒng)來說，體現(xiàn)在以下三個方面：
1、分辨率或脈沖當(dāng)量
精度是必須保證一項(xiàng)性能指標(biāo)。對于一個高端的數(shù)控伺服系統(tǒng)來說，不僅要求其元件的誤差要小，而且對其檢測元件的檢測精度也要求較高。對于任何系統(tǒng)來說，其在工作過程中由于元件本身存在或外界影響，都避免不了會產(chǎn)生一定的誤差。這種誤差有的是系統(tǒng)誤差，屬于不可避免的；另一種則是偶然誤差，這種是由于設(shè)計(jì)缺陷和外部影響造成的，應(yīng)該盡量消除。所以對于這兩種誤差，前者需要采用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償方式減小，后者則需在設(shè)計(jì)和調(diào)試過程中避免。
而對于檢測元件來說，在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，對于檢測元件本身誤差和被檢測量偏差很難區(qū)分出來，反饋檢測元件精度對系統(tǒng)精度常常起著決定性作用?？梢哉f，數(shù)控機(jī)床加工精度很大程度上是有檢測系統(tǒng)精度決定。、在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床、尤其高精度或大中型數(shù)控機(jī)床時，必須精心選用檢測元件。所選擇測量系統(tǒng)分辨率或脈沖當(dāng)量，一般要求比加工精度高一個數(shù)量級。總之，高精度控制系統(tǒng)必須有高精度檢測元件作為保證。
2、可靠性
數(shù)控機(jī)床一種高精度、高效率自動化設(shè)備，如果發(fā)生故障其損失就更大，所以提高數(shù)控機(jī)床可靠性就顯得尤為重要。可靠度評價(jià)可靠性主要定量指標(biāo)之一，其定義為：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。對數(shù)控機(jī)床來說，它規(guī)定條件指其環(huán)境條件、工作條件和方式等，例如濕度、溫度和振動等。這里功能主要指數(shù)控機(jī)床使用功能，例如數(shù)控機(jī)床各種機(jī)能，伺服性能等。
數(shù)控伺服系統(tǒng)則主要體現(xiàn)在：電子器件的故障率，以及維護(hù)其所需要的時間。對于元器件，除了器件本身不可避免的故障外，不僅要在設(shè)計(jì)階段將主要部分的保護(hù)器件合理配置，還要配備靈敏檢測系統(tǒng)，從而能在第一時間發(fā)現(xiàn)異常，從而避免更大的損失。
而從維護(hù)的角度來說，則要求系統(tǒng)方便維修。如在重要位置設(shè)置自檢系統(tǒng)和故障報(bào)警裝置，從而能夠第一時間發(fā)現(xiàn)問題。平均故障間隔時間指發(fā)生故障經(jīng)修理或更換零件還能繼續(xù)工作可修復(fù)設(shè)備或系統(tǒng)，從一次故障到下一次故障平均時間，數(shù)控機(jī)床將它作為可靠性重要指標(biāo)。隨著工業(yè)自動化、信息化的發(fā)展，數(shù)控裝置采用計(jì)算機(jī)以后，其可靠性大大提高，與之相對應(yīng)的伺服系統(tǒng)可靠性就顯得更為重要。
3、調(diào)速范圍
在數(shù)控機(jī)床加工中，伺服系統(tǒng)為了同時滿足高速快移和單步點(diǎn)動，要求進(jìn)給驅(qū)動具有足夠?qū)捳{(diào)速范圍。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)”指由于靜摩擦力存在使系統(tǒng)在很小輸入下，電機(jī)克服不了這摩擦力而不能轉(zhuǎn)動。伺服系統(tǒng)最高速度選擇要考慮到機(jī)床機(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，但對電機(jī)和驅(qū)動要求也就更高。
除了以上三個方面以外，評價(jià)一個數(shù)控伺服系統(tǒng)的優(yōu)劣，還要考慮其控制系統(tǒng)、電機(jī)性能以及相互之間匹配等問題。對于控制系統(tǒng)，主要體現(xiàn)在其控制信號的準(zhǔn)確性和響應(yīng)時間上。不僅要避免錯誤信號的產(chǎn)生，還要提高其響應(yīng)的時間，提高效率。這兩個問題在數(shù)字伺服系統(tǒng)中也占有重要位置。電機(jī)的性能屬于設(shè)計(jì)時的器件選擇問題，這里不再詳說，但應(yīng)注意其與驅(qū)動系統(tǒng)的匹配問題，從而滿足數(shù)控機(jī)床的性能要求。