伺服系统在数控机床上的应用

阿尔法AS600M主轴伺服在数控车床上的应用摘 要：AS600M主轴伺服驱动器和ASMA主轴伺服电机是阿尔法变频技术有限公司推出的应用于高端数控机床的主轴伺服系统，该系统调速精准、低频力矩大、负载响应能力强，快速的加减速能力、宽调速范围，精确位置控制，能实现主轴定位，刚性攻丝，螺纹切削，低速绞孔等各种功能。

本文主要AS600M主轴伺服系统组成以及在数控车床上的应用，调试方法，参数设置等。

关键词：AS600M 主轴伺服 数控车床一、引言目前中国经济飞速发展，制造业的发展起着重要作用，制造的效率及产品的质量很大程度上取决于制造装备。

而数控机床在制造装备中扮演着重要角色，产品的精度直接决定于数控机床，产品的国际化直接决定数控机床的国际化。

数控机床的性能尤其是主轴的性能直接与驱动器挂钩，普通的变频主轴只有单纯的速度控制，且无论是低速力矩还是响应速度都有欠缺，有些变频器虽带有主轴定位功能，但只能做有限点定位，无法做出位置插补，调速范围也不够宽（最高转速在四五千转左右），有些同步伺服主轴虽然低速性能好，响应快，但高速弱磁依然是一大挑战，并且成本高居不下，尤其是在大功率机器上面。

因此，基于异步机的伺服主轴是一大趋势，将成为市场的主流。

二、系统介绍AS600M主轴伺服驱动器和ASMA主轴伺服电机是阿尔法变频技术有限公司推出的基于异步机的主轴伺服系统。

该系统调速精准、低频力矩大、负载响应能力强，快速的加减速能力、宽调速范围，精确位置控制，弥补了变频主轴和同步主轴的缺点，能轻松实现主轴定位，刚性攻丝，螺纹切削，低速绞孔等各种功能。

AS600M主轴伺服驱动器采用先进的闭环矢量控制，通过伺服电机内置编码器检测速度和位置，同时又将编码器信号反馈至系统，节省主轴编码器。

AS600M提供丰富的接口，具有脉冲串调速和模拟量调速功能，多通道输入输出口（接口图如图一）可编程开路集电极输出（光耦隔离）电机编码器输入至系统图一：AS600M 主轴伺服驱动器接口图三、系统组成系统由哪些部分组成，使用哪些机器，线路图等。

伺服电机在数控机床上的应用目前，在生产中，我们通常所使用的是交流伺服电机，以交流伺服电机为例，来分析其结构的组成。

交流伺服电机大致上可分为两大部分，即转子和定子部分。

其中，我们一般常用的鼠笼形转子和非磁性杯行转子就是这里所说的转子部分。

那么定子部分呢？常用的定子结构与旋转变压器的定子有异曲同工之处，他们都是在定子铁心中安放着空间互成90度的两相绕组组成，故此，伺服电机也可被称为是两相的交流电动机。

在两种常用的转子结构中，鼠笼形转子交流伺服电机由转子铁心，转轴以及转子绕组组成，而非磁性杯形转子交流伺服电机的外定子与鼠笼形的定子结构完全一样，而内定子确有着差别，它是由环形的钢片叠成，作为电机磁路的一部分，内定子通常不放绕组，只是代替鼠笼转子的铁心而已。

但是依据目前市场的情况来看，一般被广泛应用的是鼠笼形转子伺服电机，因为非磁性杯形转子的惯量小，轴承摩擦阻转矩小。

还因为它的转子之间没有齿槽，导致定、转子之间没有齿槽粘合的现象，在恒速转动时，抖动的现象不会发生，但是在相同的体积和重量下，以一定的功率范围内来看，杯形转子伺服电机比鼠笼形转子伺服电机所产生的启动转矩和输出功率都小，与此同时，杯形转子伺服电机的构造和制造工艺相对来说更复杂。

故此，杯形转子伺服电机只有在要求运转非常平稳的某些场合下才被使用（如：积分电路）。

1、伺服电机在数控系统中的应用特点交流伺服电机是无刷电机的一种，但是它分为同步和异步电机，在运动控制中较常见的是同步电机，就因为它可以做到很大的功率，在最高转动的情形下，速度低，并且随着功率增大而快速降低，因此适合做低速平稳运行的应用。

故此精度高，调速范围宽、能在低速时输出大的转矩，还有快速响应且无超调就是其最大的特点。

2、伺服电机较之其它电动机有那些优势交流伺服电机在很多方面的性能都优于步进电机，虽然在一些特殊的场合或者在一些要求不高的场合经常用步进电机来做执行电动机，但是交流伺服电机依然是呼声最高应用最广的电机，那么比之步进电机有那些方面的不同呢？其一在控制精度上的不同。

数控英才网转载：在数控机床上，伺服调控系统是其不可缺少的一部门。

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。

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门组成。

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。

配有数字接口，改变工作方式、更换电念头规格时，只需重设代码即可，故也称万能伺服。

具有较丰硕的自诊断、报警功能。

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。

交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并跟着新技术的发展而不断完善，详细体现在三个方面。

直接影响数控加工的精度和表面粗拙度；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。

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。

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，将促进提高前辈控制算法的应用；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。

因为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枢纽。

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。

作为数控机床的重要功能部件，伺服系统是影响系统加工机能的重要指标。

目前在机床行业，海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，海内的东能、汇川、台达等产品在2011年的市场表现较好。

伺服控制的定义及应用
伺服控制是指通过反馈机制对电机或执行器等运动控制的系统进行精确的位置、速度或力控制的一种自动控制技术。

伺服控制系统由伺服电机、编码器、控制器、驱动器和负载等组成。

伺服控制被广泛应用于机器人、自动化生产线、印刷、造纸、纺织、包装、数控机床、卫星导航和航空航天等领域。

伺服控制的应用:
1. 机器人领域: 机器人需要精确控制其运动，伺服控制器能够使机器人各个关节的位置、角度、速度、加速度、力和扭矩满足精确控制的要求。

2. 自动化生产线: 在自动化生产线上，伺服控制器被广泛应用于搬运、加工和装配等环节，能够保证生产线的精度和效率。

3. 数控机床: 伺服系统的使用使数控机床中的轴向定位，切削力和调速更加精确，从而提高了加工件的精度和表面质量，降低了产品的误差和废品率。

4. 包装机械: 伺服系统被广泛应用于包装机械的送纸、定位、贴标等工作中，能够提高包装产品的精度和速度，降低误差率和糟损率。

5. 航空航天: 在飞行器的控制系统中，伺服系统的应用可以保证飞行器各个部件的运动控制精确，提高了飞行的平稳性和安全性。

6. 医疗器械: 伺服系统被应用于医疗器械的控制中，例如人工心脏、人工肾脏、到动脉方式心脏起搏器等，确保其稳定和可靠性。

伺服控制技术被广泛应用于各种自动化生产线和智能制造设备中，其高精度，高速度和高可靠性的控制特性使其成为现代工业自动化必备的技术之一。

近年来，伺服控制技术也在无人车、物联网、智能家居、工业4.0等新兴领域得到了应用，并取得了良好的效果。

电液伺服系统在数控机床中的应用伺服系统是一种通过感应和响应外部信号来调整输出的自动控制系统。

电液伺服系统是一种使用电力和液压传动技术的伺服系统，被广泛应用于数控机床中。

本文将探讨电液伺服系统在数控机床中的应用，并介绍其优势和发展趋势。

一、电液伺服系统的工作原理电液伺服系统主要由电液伺服阀、液压伺服缸、传感器、执行器和控制器等组成。

其工作原理是：控制器通过传感器获得外部输入信号，然后将信号传递给电液伺服阀。

电液伺服阀根据接收到的信号来控制油路的开闭，调节液压伺服缸的运动。

液压伺服缸将运动转化为力或位移输出，从而实现对机械装置的精确控制。

二、1. 位置控制：电液伺服系统通过精确的位置控制能够实现数控机床的高精度加工。

通过传感器获得工作台或刀具的位置信号，控制器根据设定值对电液伺服阀进行控制，使得机械装置按照预定的路径和速度进行准确定位。

2. 速度控制：电液伺服系统能够实现数控机床的平稳加速和减速操作。

控制器根据设定值对电液伺服阀进行控制，调节液压伺服缸的运动速度，从而实现对机械加工的平滑速度控制。

3. 力控制：电液伺服系统能够实现数控机床的精确力控制。

通过传感器获取工作台或刀具的力信号，控制器根据设定值对电液伺服阀进行控制，调节液压伺服缸的输出力，确保机械装置对工件施加恰当的力。

4. 自动化操作：电液伺服系统能够实现数控机床的自动化操作。

通过控制器中预设的程序，可以实现自动切换刀具、自动换夹具、自动调整加工参数等功能，提高了数控机床的生产效率和加工质量。

三、电液伺服系统的优势1. 高精度：电液伺服系统具有响应速度快、位置控制精度高的特点，可以满足数控机床对于精密加工的要求。

2. 高可靠性：电液伺服系统由于采用了液压传动技术，具有承受高负载和冲击的能力，能够适应数控机床长时间、高负荷运行的需求。

3. 高适应性：电液伺服系统能够适应不同的加工需求，通过调整控制器中的参数实现不同的运动模式和控制策略。

4. 易于维护：电液伺服系统的设计相对简单，维修和更换零部件相对容易，能够降低机床维护成本和停机时间。