加工中心的伺服與進給系統

主軸伺服系統
隨著數控技術的發展，現代數控機床對主傳動提出了越來越高的要求。如要求很寬的范圍內轉速連續可調，恒功率的范圍要寬，要有四象限的驅動能力。為滿足加工中心自動換刀以及某些加工工藝的需要，要求主軸具有高精度的準停控制等。主軸驅動變速目前主要采用兩種形式一是主軸電動機帶齒輪分段無級變速；二是主軸電動機通過同步齒形帶或皮帶驅動主軸，該類主軸電動機又稱寬域電動機或強切削電動機，具有恒功率寬的特點。主軸的準停控制分機械準停與電氣準停，目前國內外中高檔數控系統均采用電氣準停控制。
⑴ 直流主軸驅動系統
直流主軸驅動多采用晶閘管調速方式，直流進給伺服系統是由速度環和電流環構成的雙環控制系統來控制直流主軸電動機的電樞電壓，主軸電動機采用他勵式電動機，勵磁繞組與電樞繞組相互獨立。電動機轉速從最小值到額定值，保持勵磁電流不變，實現調壓調速，屬于恒轉矩控制；從額定值到最大值，勵磁電流減小，實現調磁調速，屬恒功率控制
⑵ 交流主軸驅動系統
隨著交流調速技術的發展，目前數控機床的主軸驅動多采用主軸電動機配變頻器的控制方式。電網端逆變器由六只晶閘管組成的三相橋式全控整流電路組成，該電路可工作在整流狀態，向中間電路直接供電，也可工作在逆變狀態，完成能量反饋電網的任務負載端逆變器由帶反并聯續流二極管的六只功率晶體管組成。通過磁場計算機的控制，負載端逆變器輸出三相正弦脈寬調制（PWM）電壓，使電動機獲得所需的轉矩電流和勵磁電流。輸出的三相 PwM 電壓幅值范圍為。0～430v ，頻率調節范圍。0～300Hz 。在反饋制動時，電動機能量通過變流器的六只續流二極管向電容器充電，當電容器上的電壓超過600V時，通過控制調節器和電網端逆變器把電容器上的能量返回電網。
進給伺服系統
⑴ 脈寬調制方式進給伺服系統
方式（PWM）調速是利用脈寬調制器對大功率晶體管的開關時間進行控制。將速度控制信號轉換成一定頻率的方波電壓，加到直流伺服電動機的電樞兩端，通過方波寬度的控制，改變電樞兩端的平均電壓，達到控制伺服電動機轉速的目的。
CPU 發出信號經插補器輸出一系列脈沖信號，這些脈沖經過指令倍率器 CMR后，與位置反饋脈沖相比較所得的差值，送到誤差寄存器，然后與位置增益和偏移量補償運算后送PWM進行脈寬調制，隨后經D/A轉換或模擬電壓，作為速度控制信號VCMD送到速度控制單元。脈沖編碼器發出的脈沖經斷線檢查器確認無信號斷線后，送到鑒相器，對兩組脈沖PA、PB進行鑒相，確定電動機的旋轉方向。從鑒相器出來的一路信號經F/V變換，作為速度反饋信號TSA；另一路輸出經檢測倍頻器DMR，作為位置反饋信號。參考點計數器及一轉信號PC用于柵格法回參考點的操作。
⑵ 交流進給驅動伺服系統
直流進給伺服系統雖有優良的調速功能，但由于所用電動機有電刷和換向器，易磨損，且換向器換向時會產生火花，從而使電動機的最高轉速受到限制。另外，直流電動機結構復雜，制造困難，所用銅鐵材料消耗大，制造成本高，而交流電動機卻沒有這些缺點。近 20 年來，隨著新型大功率電力器件的出現，新型變頻技術、現代控制理論以及微型計算機數字控制技術等在實際應用中取得了突破勝的進展，促進了交流進給伺服技術的飛速發展，交流進給伺服系統已全面取代了直流進給伺服系統。由于交流伺服電動機采用交流永磁式同步電動機，因此，交流進給驅動裝置從本質上說是一個電子換向的直流電動機驅動裝置。