多自由度平臺機(jī)床某軸出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象通常的原因！

作為數(shù)控機(jī)床的重要功能部件，多自由度平臺伺服系統(tǒng)的特性一直是影響系統(tǒng)加工性能的重要指標(biāo)。圍繞伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)特性的提高，近年來發(fā)展了多種伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)。可以預(yù)見，隨著超高速切削、網(wǎng)絡(luò)制造等先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，具有網(wǎng)絡(luò)接口的全數(shù)字伺服系統(tǒng)、直線電動(dòng)機(jī)及高速電主軸等將成為數(shù)控機(jī)床行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)，并成為伺服系統(tǒng)的發(fā)展方向。

（1）交流化

伺服技術(shù)將繼續(xù)迅速地由DC伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)向AC伺服系統(tǒng)。從目前國際市場的情況看，幾乎所有的新產(chǎn)品都是AC伺服系統(tǒng)。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，AC伺服電機(jī)的市場占有率已超過80％ 。國內(nèi)生產(chǎn)AC伺服電機(jī)的廠家也越來越多，正逐步超過生產(chǎn)DC伺服電機(jī)的廠家?？梢灶A(yù)見，在不遠(yuǎn)的將來，除了在某些微型電機(jī)領(lǐng)域之外，AC伺服電機(jī)將完全取代DC伺服電機(jī)。

（2）全數(shù)字化

采用新型高速微處理器和專用數(shù)字信號處理機(jī)（DSP）的伺服控制單元將全面代替以模擬電子器件為主的伺服控制單元，從而實(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化的伺服系統(tǒng)。全數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)，將原有的硬件伺服控制變成了軟件伺服控制，從而使在伺服系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)代控制理論的先進(jìn)算法（如：人工智能、模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等）成為可能。

（3）采用新型電力電子半導(dǎo)體器件

目前，伺服控制系統(tǒng)的輸出器件多采用開關(guān)頻率很高的新型功率半導(dǎo)體器件，主要有大功率晶體管（GTR）、功率場效應(yīng)管（MOSFET）和絕緣門極晶體管（IGBT）等。這些先進(jìn)器件的應(yīng)用顯著降低了伺服單元輸出回路的功耗，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，降低了運(yùn)行噪聲。尤其是，新型的伺服控制系統(tǒng)已開始使用一種把控制電路功能和大功率電子開關(guān)器件集成在一起的新型模塊，稱為智能控制功率模塊（Intelligent Power Mod—ules，簡稱IPM）。這種器件將輸人隔離、能耗制動(dòng)、過溫、過壓、過流保護(hù)及故障診斷等功能全部集成于一個(gè)不大的模塊中。其輸入邏輯電平與TTL信號完全兼容，與微處理器的輸出可直接接口。它的應(yīng)用顯著地簡化了伺服單元的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了伺服系統(tǒng)的小型化和微型化。

（4）高度集成化

新的伺服系統(tǒng)產(chǎn)品改變了將伺服系統(tǒng)劃分為速度伺服單元與位置伺服單元2個(gè)模塊的做法，代之以單一、高度集成化、多功能的控制單元。同一個(gè)控制單元，只要通過軟件設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)就可改變其性能，既可以使用電機(jī)本身配置的傳感器構(gòu)成半閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，又可以通過接口與外部的位置或速度或力矩傳感器構(gòu)成高精度的全閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。高度的集成化還顯著縮小了整個(gè)控制系統(tǒng)的體積，使伺服系統(tǒng)的安裝與調(diào)試工作都得到簡化。

（5）智能化

智能化是當(dāng)前一切工業(yè)控制設(shè)備的流行趨勢，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為一種高級的工業(yè)控制裝置也不例外。數(shù)字化的伺服控制單元通常都設(shè)計(jì)為智能型產(chǎn)品，其智能化特點(diǎn)表現(xiàn)在：① 都具有參數(shù)記憶功能。系統(tǒng)的所有運(yùn)行參數(shù)都可通過人機(jī)對話的方式由軟件來設(shè)置，保存在伺服單元內(nèi)部，通過通信接口，這些參數(shù)甚至可以在運(yùn)行途中由上位計(jì)算機(jī)加以修改，應(yīng)用方便；② 都具有故障自診斷與分析功能。無論什么時(shí)候，只要系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會將故障類型及可能引起故障的原因通過用戶界面清楚地顯示出來，這就簡化了維修與調(diào)試的復(fù)雜性；③有的伺服系統(tǒng)還具有參數(shù)自整定的功能。眾所周知，閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)整定是保證系統(tǒng)性能指標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，也是需要耗費(fèi)較多時(shí)間與精力的工作。帶有自整定功能的伺服單元可通過幾次試運(yùn)行，自動(dòng)將系統(tǒng)的參數(shù)整定出來，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)其優(yōu)化。對于使用伺服單元的用戶來說，這是新型伺服系統(tǒng)具吸引力的特點(diǎn)之一。

（6）模塊化和網(wǎng)絡(luò)化

在國外，以工業(yè)局域網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的工廠自動(dòng)化（Factory Automation，簡稱FA）工程技術(shù)在近lO年來得到了長足發(fā)展，并顯示出良好的發(fā)展勢頭。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢，伺服系統(tǒng)都配置了標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口（如RS一232C或RS一422接口等）和專用的局域網(wǎng)接口。這些接口的設(shè)置顯著增強(qiáng)了伺服單元與其它控制設(shè)備問的互聯(lián)能力，從而，與CNC系統(tǒng)問的連接也變得簡單，只需1根電纜或光纜就可將數(shù)臺，甚至數(shù)十臺伺服單元與上位計(jì)算機(jī)連接為整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)。也可通過串行接口與可編程控制器（plc）的數(shù)控模塊相連。

綜上所述，伺服系統(tǒng)將向兩個(gè)方向發(fā)展：一個(gè)是滿足一般工業(yè)應(yīng)用要求，對性能指標(biāo)要求不高的應(yīng)用場合，追求低成本、少維護(hù)、使用簡單等特點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，如變頻電機(jī)、變頻器等；另一個(gè)就是代表著伺服系統(tǒng)發(fā)展水平的主導(dǎo)產(chǎn)品——伺服電機(jī)、伺服控制器，追求高性能、高速度、數(shù)字化、智能型、網(wǎng)絡(luò)化的驅(qū)動(dòng)控制，以滿足用戶較高的應(yīng)用要求。

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