近年來,伺服電機(jī)控制技術(shù)正朝著交流化、數(shù)字化、智能化三個方向發(fā)展。作為數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu),伺服系統(tǒng)將電力電子器件、控制、驅(qū)動及保護(hù)等集為一體,并隨著數(shù)字脈寬調(diào)制技術(shù)、特種電機(jī)材料技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制技術(shù)的進(jìn)步,經(jīng)歷了從步進(jìn)到直流,進(jìn)而到交流的發(fā)展歷程。
伺服電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展推動加工技術(shù)的高速高精化。80年代以來,數(shù)控系統(tǒng)逐漸應(yīng)用伺服電機(jī)作為驅(qū)動器件。交流伺服電機(jī)內(nèi)是無刷結(jié)構(gòu),幾乎不需維修,體積相對較小,有利于轉(zhuǎn)速和功率的提高。目前交流伺服系統(tǒng)已在很大范圍內(nèi)取代了直流伺服系統(tǒng)。在當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)中,交流伺服取代直流伺服、軟件控制取代硬件控制成為了伺服技術(shù)的發(fā)展趨勢。由此產(chǎn)生了應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給和主軸裝置上的交流數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)。隨著微處理器和全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展,數(shù)控系統(tǒng)的計算速度大大提高,采樣時間大大減少。硬件伺服控制變?yōu)檐浖欧刂坪螅蟠蟮靥岣吡怂欧到y(tǒng)的性能。例如OSP-U10/U100網(wǎng)絡(luò)式數(shù)控系統(tǒng)的伺服控制環(huán)就是一種高性能的伺服控制網(wǎng),它對進(jìn)行自律控制的各個伺服裝置和部件實現(xiàn)了分散配置,網(wǎng)絡(luò)連接,進(jìn)一步發(fā)揮了它對機(jī)床的控制能力和通信速度。這些技術(shù)的發(fā)展,使伺服系統(tǒng)性能改善、可靠性提高、調(diào)試方便、柔性增強(qiáng),大大推動了高精高速加工技術(shù)的發(fā)展。
交流直線伺服電機(jī)直接驅(qū)動進(jìn)給技術(shù)已趨成熟。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動有“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+精密高速滾珠絲杠”和“直線電機(jī)直接驅(qū)動” 兩種類型。傳統(tǒng)的滾珠絲杠工藝成熟加工精度較高,實現(xiàn)高速化的成本相對較低,所以目前應(yīng)用廣泛。使用滾,珠絲杠驅(qū)動的高速加工機(jī)床最大移動速度90m/min,加速度1.5g。但滾珠絲杠是機(jī)械傳動,機(jī)械元件間存在彈性變形、摩擦和反向間隙,相應(yīng)會造成運(yùn)動滯后和非線性誤差,所以再進(jìn)一步提高滾珠絲杠副移動速度和加速度比較難了。90年代以來,高速高精的大型加工機(jī)床中,應(yīng)用直線電機(jī)直接驅(qū)動進(jìn)給驅(qū)動方式。