Ⅰ 試述數控機床伺服系統的組成結構和基本要求
數控機床伺服系統的組成結構和基本要求：
一、數控機床伺服系統的組成結構：
1、數控機床伺服系統包括進給伺服系統和主軸伺服系統。數控機床伺服系統是數控系統和機床機械傳動部件間的連接環節，是數控機床的重要組成部分。伺服系統是以機床運動部件位置為控制量的自動控制系統，它根據數控系統插補運算生成的位置指令，精確地變換為機床移動部件的位移（包括直線位移和角位移），直接反映了機床坐標軸跟蹤運動指令和定位的性能。一般所說的伺服系統是指進給伺服系統。
2、進給伺服系統用於控制機床各坐標軸的切削進給運動，是一種精密的位置跟蹤、定位系統，它包括速度控制和位置控制，是一般概念的伺服驅動系統；進給伺服系統主要由以下幾個部分組成：伺服驅動電路、伺服驅動裝置（電機）、位置檢測裝置、機械傳動機構以及執行部件。進給伺服系統接受數控系統發出的進給位移和速度指令信號，由伺服驅動電路作一定的轉換和放大後經伺服驅動裝置和機械傳動機構，驅動機床的執行部件進行工作進給和快速進給。
3、 主軸伺服系統用於控制機床主軸的旋轉運動和切削過程中的轉矩和功率，一般只以速度控制為主。
二、數控機床伺服系統的基本要求：
1、數控機床的高效率、高精度主要取決於進給伺服系統的性能。因此數控機床對進給伺服系統的位置控制、速度控制、伺服電動機、機械傳動等方面都有很高的要求。
2、要求具有可逆行的能力：在加工過程中，機床工作台根據加工軌跡的要求，隨時都可以實現正向或反向運動，同時要求在方向變化時，不應有反向間隙和運動的損失。數控機床一般採用具有削除反向間隙能力的傳動機構，如滾珠絲杠。
3、要求具有較寬的調整范圍：為適應不同的加工條件，數控機床要求進給在很寬的范圍內無級變化。這就要求伺服電動機有很寬的調整范圍和優異的調整特性。經過機械傳動後電動機轉速的變化范圍即可轉換為進給速度的變化范圍。對一般數控機床而言，進給速度范圍在0-24時都可以滿足加工要求。通常在這樣的速度范圍還可以提出以下更細的技術要求。
1）在1-2400mm/min即1：2400調速范圍內，要求均勻、穩定、無爬行、且速降小。
2）在1mm/min以下時具有一定的瞬時速度，但平均速度很低。
3）在零速度時，即工作台停止運動時，要求電動機有電磁轉矩以維持定位精度，使定位誤差不超過系統的允許范圍，即電動機處於伺服鎖定轉態。
4、要求具有足夠的傳動剛性和較高的速度穩定性：伺服系統在不同的負載情況下或切削條件發生變化時應使進給系統速度穩定，即具有良好的靜態與動太負載特性。剛性良好的系統，速度負載力矩變化的影響很小。通常要求承受的額定矩變化時靜態速降應小於5%，動態速降應小於10%。
5、要求具有快速響應的能力：為保證輪廓切削開關的高精度和低的表面粗糙度，對位置伺服系統除了要求國交高的定位精度外，還要求有良好的快速響應特性，即要求跟蹤指令信號的響應快速。這主要有兩方面的要求；一是伺服系統處於頻繁的啟動、制動、加速、減速等動態過程時，為了提高生產效率和保證加工質量，要求加、減速度足夠大，以縮短過渡過程時間，一般電動機速度由零到最大，或從最大減少到零，時間應控制在200MS以下，甚至少於幾十毫秒，且速度變化時不應有超調；二是當負載突變時過渡過程恢復時間要短且無振盪，這樣才能得到光滑的加工表面。
6、要求具有高精度：為了滿足數控加工精度的要求，關鍵是保證數控機床的定位精度和進給精度。這是伺服系統性能的重要指標。位置伺服系統的定位精度一般要求能達到1pm甚至0.1pm，相應地，對伺服系統的分辨力也提出了要求。分辨力是指當伺服系統接受CNC送來的一個脈沖時工作台相應移動的距離，也稱脈沖當量。系統力取決於系統穩定工作性能和所使用的位置檢測元件。目前的閉環伺服系統都能達到1pm的分辨力（脈沖當量）。高精度數控機床可達到0.1pm的分辨力甚至更小。
7、要求低速時仍有較大的輸入轉矩。
8、低速時進給雞翅要有大的轉矩輸出，以滿足低速進給切削的要求。