提高控製精度、穩定性

       隨著以數控機床為(wei) 技術平台的數字化製造的興(xing) 起，智能化製造、技術集成和技術複合已成為(wei) 了數控機床技術最為(wei) 活躍的發展趨勢之一。智能化機床能夠借助各種傳(chuan) 感器對自己的狀態進行監控，自行分析機床狀態、加工過程以及周邊環境有關(guan) 的信息，然後自行采取應對措施來保證最優(you) 化的加工。另外，新型的數控機床同時也需要具有減小振動的主動振動抑製功能，控製熱位移的智能熱屏障功能，防止部件碰撞的智能安全屏障功能，提供語音提示和短信通知，以及按照加工要求幫助選擇切削參數等等，總之，智能化可以提高機床工作的控製精度，以及整機的穩定、可靠性。

       而在伺服係統方麵，基於(yu) 永磁電機動態解耦數學模型的矢量控製技術是目前伺服係統的核心控製方法，為(wei) 了進一步提高控製精度和穩定性，部分廠商在矢量控製的基礎上，控製回路采用高速數字信號處理器(DSP)，配合增益自動調整、指令平滑功能以三菱電機開發的MR-J3係列交流伺服係統為(wei) 例，為(wei) 了實現高精度定位，與(yu) MR-J3係列配套的高性能伺服電機編碼器采用了分辨率為(wei) 262144脈衝(chong) /轉的絕對位置編碼器，速度環路頻率響應提高到900Hz，具有高速/大轉矩特性，還可降低齒槽轉矩，減小伺服電機的轉矩波動，實現機器在勻速下更加平滑順暢的運行。同時，該產(chan) 品可通過先進的自整定功能和高級振動抑製控製功能，實現包括位置增益和速度增益在內(nei) 所有增益的自動調整，有效抑製當驅動部件停止時所發生的100Hz頻率以下的振動，且伺服設置軟件MR-configurator具有精確的機械分析功能，可用於(yu) 機械工具和一般工業(ye) 機械等需要高精度位置控製和平穩速度控製的應用場合。

       中達電通近期推出的ASDA-M係列屬於(yu) 三軸合一智能型伺服，其將三台伺服融合在同一機座內(nei) ，三軸同動控製，軸間交換數據沒有時間延遲問題；可以直接在驅動器內(nei) 進行直線、圓弧與(yu) 螺旋的插補控製；新的龍門控製架構，精準同步，可以用於(yu) 純剛性連接的機構；軟件具備簡易的循圓分析，可強化係統問題的診斷能力。此外，ASDA-M係列伺服還具備優(you) 異的高速響應性能、高低頻抑振能力、精準的全閉環控製、靈活的內(nei) 部位置編程模式、實時性的位置記錄與(yu) 位置比較功能等優(you) 勢，大大提高了機械終端的定位精度。

降低電機能耗

       作為(wei) 數控機床的重要功能部件，電動機的性能直接關(guan) 係到整體(ti) 係統的性能發揮。由於(yu) 步進電機在成本控製方麵的優(you) 勢，因而使其成為(wei) 了大多數經濟型數控機床的首選產(chan) 品，但同時它的缺點也很明顯，即慣量大、每單位功率的轉矩輸出比值小(N-m/kW)、效率差、發熱量大。而伺服電機因具有響應速度快、定位精準、技術門坎相對較高的優(you) 勢，因而在高端數控機床等精密機械行業(ye) 中得以廣泛應用。其中，交流伺服電機的特點是正弦波控製，轉矩脈動小；定子繞組散熱比較方便；慣量小，易於(yu) 提高係統的快速性；適應於(yu) 高速大力矩工作狀態；同功率下有較小的體(ti) 積和重量；可靠性高，對維護和保養(yang) 要求低。

       根據國際能源署的最新統計，工業(ye) 用電占全球電力總消耗的約42%，其中2/3被工業(ye) 電機所消耗。因此，現階段數控機床高速主軸所需的伺服電機、內(nei) 藏式轉∕定子領域都以強調提高節能效益來創造新的市場商機。例如，目前一些日係、歐美伺服電機廠商均掌握了釹鐵硼永磁等關(guan) 鍵材料，因而在永磁交流伺服電機產(chan) 品的質量、性能上相對具有一定的優(you) 勢。而據估計，采用這些稀土永磁無鐵芯電機拖動通用設備的係統運行效率平均可提高20-40%，節電潛力可達1000-2000億(yi) 千瓦時。

       去年6月，針對低壓電機的歐盟最低能效標準法規開始生效，該新法規涉及大部分功率介於(yu) 0.75千瓦~375千瓦、50和60赫茲(zi) 的兩(liang) 級、四級、六級交流電機，計劃分三個(ge) 階段，提高所涉及的這些電機產(chan) 品的國際能效等級。與(yu) 此同時，中國、澳大利亞(ya) 、巴西、加拿大等國家也已經實施了類似的能效法規，美國則是從(cong) 2010年底開始執行相當於(yu) IE3等級的NEMAPremium(美國全國電器製造商協會(hui) 高效率)標準。這些法規的陸續推出將進一步促進電機行業(ye) 節能技術的提升。

       此外，對於(yu) 齒輪磨床、精密機床以其它一些機床來說，直接驅動技術是另一個(ge) 值得關(guan) 注的發展方向，直接驅動直線電機也是未來高速、高精度數控機床的理想驅動模式，目前受到了機床廠家的普遍重視，技術發展迅速。全球領先的運動控製係統和配件廠商科爾摩根在直接驅動技術的研發領域有著豐(feng) 富的專(zhuan) 業(ye) 經驗，其推出的直接驅動直線(DDL)係列電機屬於(yu) 無框永磁三相無刷伺服電機，不需要維護，精度更高，帶寬更高，運動速度更平穩，減少了噪音；同時，還提供多種尺寸和推力，可適用於(yu) 各種直線應用，簡化了高推力永磁設計方案，從(cong) 而大大提高了機器的整體(ti) 可靠性。

結語

       值得一提的是，在中國機床行業(ye) 大舉(ju) 邁入高檔數控化的同時，對普通機床和老化數控機床進行“再製造”，也是一個(ge) 潛力無窮的市場，畢竟來講，要購置全新的數控機床需要巨額的投入。目前國內(nei) 一些領先廠商正積極開拓這一市場，力爭(zheng) 實現與(yu) 購置新機床同樣的效果，在減少資金投入的同時，提高零件加工質量和生產(chan) 率，縮短產(chan) 品製造周期，改善工作環境，據有關(guan) 廠商計算，一套經濟型數控化“再製造”機床的價(jia) 格僅(jin) 為(wei) 相同功能新數控機床的1/5-1/3。

數控機床的發展直接關(guan) 係到國家基礎製造業(ye) 的轉型與(yu) 升級，是現階段重要的戰略發展國策之一。作為(wei) 其中主要的支撐產(chan) 業(ye) ，伺服控製係統急需快速地適應當前製造業(ye) 的發展特點，從(cong) 技術和服務這兩(liang) 個(ge) 環節上，提升整體(ti) 解決(jue) 方案的技術水平。針對當前中高端數控機床的具體(ti) 需求，伺服控製企業(ye) 應不斷為(wei) 客戶提供創新的運動解決(jue) 方案和高品質的產(chan) 品，幫助客戶提升數控機床產(chan) 品的性能，使其更具市場競爭(zheng) 力，並且盡可能地縮短產(chan) 品上市時間，節約預算，提高整體(ti) 係統的可靠性和生率效率，最終達到提升數控機床速度、準度和位置控製精確度的目標。