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數控機床多軸同步控制方法
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時(shí)間：2014-01-02
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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在機床控制中雙軸或多軸同步控制是一種常見(jiàn)的控制方法，如動(dòng)梁式龍門(mén)銑床的橫梁升降控制，龍門(mén)框架移動(dòng)式加工中心的龍門(mén)框架移動(dòng)控制等。雖然在這些情況下可以采用單電動(dòng)機通過(guò)錐齒輪等機械機構驅動(dòng)雙邊的方案，但是傳動(dòng)機構復雜、間隙較大，容易造成閉環(huán)控制系統的不穩定，而且運行噪聲大，維護困難。另外若用于負載轉動(dòng)慣量較大的場(chǎng)合，由于傳動(dòng)效率低，必然要選用功率很大的電動(dòng)機，僅僅從經(jīng)濟性來(lái)考慮，這個(gè)方案就不太理想，因此采用兩個(gè)電動(dòng)機雙邊驅動(dòng)是比較理想的方案，這就產(chǎn)生了雙軸同步控制的問(wèn)題。
1、機床多軸同步控制方案的比較
1.1 普通機床的同步控制
對于普通機床的雙軸電動(dòng)機同步控制一般有以下解決方案。①由一套直流調速裝置驅動(dòng)兩臺直流電動(dòng)機，兩臺電動(dòng)機的電樞串聯(lián)，勵磁線(xiàn)圈并聯(lián)。為了保持速度同步，兩電動(dòng)機軸必須保持剛性連接。兩臺電動(dòng)機中只有一臺電動(dòng)機提供速度反饋信號，其控制示意圖見(jiàn)圖1。②由兩套交流變頻調速系統分別控制作為主從軸的兩臺交流變頻或伺服電動(dòng)機，兩臺電動(dòng)機各自提供自己的速度反饋信號。為了保持速度同步，兩電動(dòng)機軸也須保持剛性連接，其控制示意圖見(jiàn)2。
圖1 直流調速系統的同步控制
圖2 交流調速系統的同步控制
這兩種控制系統都屬于位置環(huán)開(kāi)環(huán)系統，只能依靠軸的剛性連接保持電動(dòng)機轉速或位置的同步，且結構簡(jiǎn)單、可靠性較高，我們?yōu)橛脩?hù)改造的B2063銑刨床X軸傳動(dòng)即采用圖2所示的控制方法。這兩種控制系統對電動(dòng)機所連接的運動(dòng)部件的實(shí)際位置不做檢測，對于絲杠螺距、聯(lián)軸節間隙、絲杠扭轉、絲杠軸向變形等因素所產(chǎn)生的誤差無(wú)法補償，控制精度較差，因此不能應用于數控機床。
1.2 數控機床的同步控制
數控機床不同于普通機床的地方，在于數控系統具有很強的控制功能，能夠實(shí)現對位置、轉矩等不同參的控制。由于位置檢測裝置的引入，從而組成了位置速度雙閉環(huán)系統，實(shí)現了位置同步控制。數控機床的同步控制方法可以概括為：將同步電動(dòng)機的給定位置參考量與兩電動(dòng)機位置反饋差值的調整量做比較后，作為被同步電動(dòng)機的位置參考量，從而完成位置同步控制，其控制示意圖見(jiàn)圖3。
圖3 數控機床的同步控制
當前數控系統處理器大多采用68020、68040等32位處理器，現正向64位處理器過(guò)渡。正是由于CNC系統具有越來(lái)越強的計算能力，所以機床的同步控制將具有更佳的性能。當前國內大多數數控系統中都具有伺服軸同步功能。同步軸的測量機構，既可以是以光電編碼器為測量機構的半閉環(huán)系統、也可以是以光柵尺為測量機構的全閉環(huán)系統。
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