向速加工不但要求數(shù)控沖床有極高的主軸速度,且要求很高的進給速度和加速度,進給速度一般大于30m/min,加速度達到19~2g。在滾珠絲桿驅(qū)動方式下其極限值約為60m/min,而使用直線電機后可達到160m/min以上和2.5g以上,定位精度可高達0. 5 ~ 0.05µm,采用直線電機,避免了機械傳動中的反向間隙、慣性、摩擦力和剛度不足等缺點, 實現(xiàn)了無接觸直接驅(qū)動,獲得高精度、高速度的位移運動和極好的穩(wěn)定性。要達到這些要求必須有高性能和高靈敏度的伺服驅(qū)動系統(tǒng)。
數(shù)控沖床前全數(shù)字交流驅(qū)動系統(tǒng)已作為產(chǎn)品得到較普遍應用,它為伺服控制的高靈敏度及變結(jié)構(gòu)控制打下了基礎(chǔ),用專用CPU進行電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)的全閉環(huán)控制,采用前饋控制,利用伺服跟蹤預測進行前向補償以減少跟蹤誤差,加快響應速度,增加非線性補償控制功能,補償驅(qū)動機械摩擦和教性阻力產(chǎn)生的誤差;利用魯棒控制理論進行自校正控制,克服轉(zhuǎn)矩慣性及負載變化引起的誤差;在高速運動中保證高定位精度而應用磁式高分辨率絕對位置編碼器,如每轉(zhuǎn)100萬條刻線,分辨率0. 01p.等先進技術(shù)。
為了達到高速加工中的響應速度快、抗干擾能力強及高的定位精度等優(yōu)良性能,目前多采用一種變結(jié)構(gòu)的伺服控制方式,這種控制方式能夠在系統(tǒng)瞬態(tài)變化過程中改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu),而這種變化是由系統(tǒng)當前的狀態(tài)所決定的。且這種系統(tǒng)具有對系統(tǒng)參數(shù)及外擾變化的不敏感性,并能夠改善系統(tǒng)的動態(tài)特性,使系統(tǒng)快速、準確地定位或跟蹤給定曲線。