數控機床伺服系統(tǒng)又稱為位置隨動系統(tǒng),簡稱為伺服系統(tǒng)。數控機床伺服系統(tǒng)是把數控信息轉化為機床進給運動的執(zhí)行機構，在許多自動化控制領域廣泛應用。數控機床伺服系統(tǒng)的種類繁多、技術原理各具特色，這對其應用帶來很大的困擾，本文就數控機床伺服系統(tǒng)的分類及其應用要求做簡單介紹。

一、數控機床伺服系統(tǒng)的分類

數控機床伺服系統(tǒng)按其用途和功能分為進給驅動系統(tǒng)和主軸驅動系統(tǒng);按其控制原理和有無位置檢測反饋環(huán)節(jié)分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng);按驅動執(zhí)行元件的動作原理分為電液伺服驅動系統(tǒng)和電氣伺服驅動系統(tǒng)。電氣伺服驅動系統(tǒng)又分為直流伺服驅動系統(tǒng)和交流伺服驅動系統(tǒng)。

1.進給驅動與主軸驅動

進給驅動是用于數控機床工作臺或刀架坐標的控制系統(tǒng)，控制機床各坐標軸的切削進給運動，并提供切削過程所需的轉矩。主軸驅動控制機床主軸的旋轉運動，為機床主軸提供驅動功率和所需的切削力。一般地，對于進給驅動系統(tǒng)，主要關心它的轉矩大小、調節(jié)范圍的大小和調節(jié)精度的高低，以及動態(tài)響應速度的快慢。對于主軸驅動系統(tǒng)，主要關心其是否具有足夠的功率、寬的恒功率調節(jié)范圍及速度調節(jié)范圍。

2.開環(huán)控制和閉環(huán)控制

數控機床伺服驅動系統(tǒng)按有無位置反饋分兩種基本的控制結構，即開環(huán)控制和閉環(huán)控制，如圖5--1所示。由此形成位置開環(huán)控制系統(tǒng)和位置閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)又可根據位置檢測裝置在機床上安裝的位置不同，進一步分為半閉環(huán)伺服驅動控制系統(tǒng)和全閉環(huán)伺服驅動控制系統(tǒng)。若位置檢測裝置安裝在機床的工作臺上，構成的伺服驅動控制系統(tǒng)為全閉環(huán)控制系統(tǒng);若位置檢測裝置安裝在機床絲杠上，構成的伺服驅動控制系統(tǒng)則為半閉環(huán)控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代數控機床的伺服驅動多采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)常用于經濟型數控或老設備的改造。

3.直流伺服驅動與交流伺服驅動

70年代和80年代初，數控機床多采用直流伺服驅動。直流大慣量伺服電機具有良好的寬調速性能，輸出轉矩大，過載能力強，而且，由于電機慣性與機床傳動部件的慣量相當，構成閉環(huán)后易于調整。而直流中小慣量伺服電機及其大功率晶體管脈寬調制驅動裝置，比較適應數控機床對頻繁啟動、制動，以及快速定位、切削的要求。但直流電機一個最大的特點是具有電刷和機械換向器，這限制了它向大容量、高電壓、高速度方向的發(fā)展，使其應用受到限制。

進入80年代，在電機控制領域交流電機調速技術取得了突破性進展，交流伺服驅動系統(tǒng)大舉進入電氣傳動調速控制的各個領域。交流伺服驅動系統(tǒng)的最大優(yōu)點是交流電機容易維修，制造簡單，易于向大容量、高速度方向發(fā)展，適合于在較惡劣的環(huán)境中使用。同時，從減少伺服驅動系統(tǒng)外形尺寸和提高可靠性角度來看，采用交流電機比直流電機將更合理。

二、數控機床伺服系統(tǒng)的應用要求

(1)精度高伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能復現(xiàn)輸入量的精確程度。包括定位精度和輪廓加工精度。

(2)穩(wěn)定性好穩(wěn)定是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下，能在短暫的調節(jié)過程后，達到新的或者恢復到原來的平衡狀態(tài)。直接影響數控加工的精度和表面粗糙度。

(3)快速響應快速響應是伺服系統(tǒng)動態(tài)品質的重要指標，它反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。

(4)調速范圍寬調速范圍是指生產機械要求電機能提供的最高轉速和最低轉速之比。0~30m/min。

(5)低速大轉矩進給坐標的伺服控制屬于恒轉矩控制，在整個速度范圍內都要保持這個轉矩;主軸坐標的伺服控制在低速時為恒轉矩控制，能提供較大轉矩。在高速時為恒功率控制，具有足夠大的輸出功率。