（田双文）
数控机床对进给伺服系统的要求
1．精度高
伺服系统要具有较好的静态特性和较高的伺服刚度，从而达到较高的定位精度，以保证机床具有较小的定位误差与重复定位误差(目前进给伺服系统的分辨率可达1μm或0.1μm，甚至0.01μm)。同时伺服系统还要具有较好的动态性能，以保证机床具有较高的轮廓跟随精度。
2．响应快、无超调
为了进步生产率和保证加工质量，在启、制动时，要求加、减加速度足够大，以缩短伺服系统的过度过程时间，减小轮廓过渡误差。一般电动机的速度从零变到高转速，或从高转速降至零的时间小于200ms。这就要求伺服系统要快速响应，但又不能超调，否则将形成过切，影响加工质量。同时，当负载突变时，要求速度的恢复时间也要短，且不能有振荡，这样才能得到光滑的加工表面。
3．调速范围宽
在数控机床中，由于所用刀具、被加工材料、主轴转速以及进给速度等加工：工艺要求各有不同,为保证在任何情况下都能切削条件，要求进给驱动系统必须具有足够宽的无级调速范围(通常要大于尤其在低速(如<0.01m/min)时，要仍能平滑运动而无爬行现象。而高速的范围要求可达20~100m/min。
二、进给伺服系统的分类
1．步进驱动系统
步进驱动系同一般与脉冲增量插补算法相配合，目前均选用功率型步进电动机作为驱动元件。它主要有反应式和混合式两类。反应式价格较低，混合式价格较高，但混合式步进电动机的输出力矩大，运行频率及升降速度快，因而性能更好。为克服步进电动机低频共振的缺点，进一步进步精度，出现了性能更好的带细分功能的步进电动机驱动装置，并得到了广泛的应用。步进驱动系统在我国经济型数控领域和老式机床改造中起到了极其重要的作用。
2．直流伺服驱动系统
直流伺服系统从20世纪70年代到20世纪80年代中期，在数控机床领域占据了主导地位。
大惯量直流电动机具有良好的宽调速特性，其输出转矩大，过载能力强。由于电动机自身惯量较大，与机床传动部件的惯量相当，因此，所构成的闭环系统安到机床上。几乎不需再做调整(只要安装前调整好)，使用十分方便。此类电动机大多配有晶闸管全控或半控桥SCR-D调速装置。
为适于部分数控机床(如钻床、冲床等)频繁启动、制动及快速定位的要求，又开发了直流中、小惯量伺服电动机以及大功率晶体管脉宽调制(PWM)驱动装置。由于直流伺服电动机使用机械(电刷、换向器)换向，因此存在很多缺点。而直流伺服电动机优良的调速特性正是通过机械换向得到的，因而这些缺点无法克服。直流伺服驱动系统目前除了老机床改造时可能保存，其它已很少应用，本书不再介绍。
3．交流伺服驱动系统
多年来，人们一直试图用交流电动机代替直流电动机，其困难在于交流电动机很难达到直流电动机的调速性能。进20世纪80年代以后，由于交流伺服电动机的材料、结构以及控制理论与方法的突破性进展，以及微电子技术和功率半导体器件的发展，使交流驱动装置发展很快，目前已取代了直流伺服电动机。
交流伺服电动机与直流伺服电动机相比优点在于它不需要维护，制造简单，适合于在恶劣环境下工作。目前，交流伺服系统已实现了全数字化，即在伺服系统中，除了驱动级外，全部功能均由微处理器完成，可高速、实时地实现前馈控制、补偿、控制、自学功能等功能。
应用于进给驱动的交流伺服电动机有交流同步电动机与异步电动机两大类。由于数控机床进给驱动的功率一般不大(数百至数千瓦)，而交流异步电动机的调速指标一般不如交流同步电动机，因此大多数进给伺服系统采用永磁式交流同步电动机。
三、步进驱动系统的组成
数控机床的开环伺服系统采用功率步进电动机作为执行元件，实现进给运动。与闭环系统相比，它没有位置反馈回路和速度反馈回路，因而不需使用位置、速度丈量装置以及复杂的控制调节电路，这使系统的本钱大大降低，简单可靠，与机床轻易配接，控制使用方便。因而在对速度，精度要求不太高的中、小型数控机床上得到了广泛的应用。
步进驱动系统没有位置反馈回路与速度反馈回路，一般用于对速度和精度要求不高的中、小型经济型数控机床上。
