第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
    一、伺服系統(tǒng)的分類以及數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服系統(tǒng)的要求
    按照控制對(duì)象和使用目的的不同，數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)可分為進(jìn)給伺服系統(tǒng)、主軸伺服系統(tǒng)和輔助伺服系統(tǒng)。按照伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)理論，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng).可分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng);按驅(qū)動(dòng)部件的動(dòng)作原理又可將其分為電液控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)又有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。按照反饋控制方式，數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)有脈沖比較、相位比較、幅值比較和全數(shù)字等伺服系統(tǒng)等。
    數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)該滿足高精度、快速響應(yīng)、調(diào)速范圍寬、低速大轉(zhuǎn)矩、可靠性高等要求。數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不僅應(yīng)該具有寬的調(diào)速·范圍，而且能在盡可能寬的調(diào)速范圍內(nèi)保持恒功率輸出。另外，為了滿足不.同數(shù)控機(jī)床的加工要求，主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還應(yīng)該滿足一些特殊要求。例如，為了能在數(shù)控車床上加工螺紋要求主軸驅(qū)動(dòng)與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)實(shí)行同步控制;為了保證端面加工的表面粗糙度，要求數(shù)控車床、數(shù)控磨床等機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)具有恒線速切削功能;加工中心的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有高精度的主軸停位控制功能，以便進(jìn)行自動(dòng)換刀;有的數(shù)控機(jī)床還要求主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有角度控制功能。
    二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理及特點(diǎn)
    步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種同步電動(dòng)機(jī)，定子磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子跟隨定子磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)。定子磁場(chǎng)的激磁磁勢(shì)為脈沖式，使磁場(chǎng)以一定頻率步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子也就一步一步旋轉(zhuǎn)。可見，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移(或直線位移)的執(zhí)行元件。給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)供電的電源是脈沖電源，而不是直流電源或正弦交流電源。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是： .
    (1)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速主要取決于脈沖的頻率，轉(zhuǎn)子總的角位移取決于總的脈沖數(shù)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向取決于分配脈沖的相序。其步距值不受各種干擾因素的影響。
    (2)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每走一步所轉(zhuǎn)過的角度(實(shí)際步距值)與理論步距值之間總有一定的誤差。從某一步到任何一步，即走任意步數(shù)后，也總會(huì)有一定的累積誤差，但每轉(zhuǎn)一圈的累積誤差為零，亦即步距誤差不長(zhǎng)期積累。
    (3)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載的能力比較差。