数控线切割机床开环、闭环与半闭环系统的组成、原理和特点

2007-06-04

开环控制(Open -loop control system )指调节系统不接受反馈的控制,只控制输出,不计后果的控制。又称为无反馈控制系统。在数控机床中由步进电动机和步进电动机驱动线路组成。数控装置根据输入指令,经过运算发出脉冲指令给步进电动机驱动线路,从而驱动工作台移动一定距离。这种伺服系统比较简单,工作稳定,容易掌握使用,但精度和速度的提高受到限制。所以一般仅用于可以不考虑外界影响,或惯性小,或精度要求不高的一些经济型数控机床。


闭环控制(closed-loop control system)则是由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统,又称反馈控制系统。在数控机床中由伺服电动机、比较线路、伺服放大线路、速度检测器和安装在工作台上的位置检测器组成。这种系统对工作台实际位移量进行自动检测并与指令值进行比较,用差值进行控制。这种系统定位精度高,但系统复杂,调试和维修困难,价格较贵,主要用于高精度和大型数控机床。


全闭环控制是用电机编码器加直线光栅尺作反馈运动控制,通过软件实时补偿丝杆的精度误差和换向回差,免除了一切机械传动链的误差影响, 是一种很精密的直线运动控制方式。全闭环控制能消除机床传动机构所产生的传动误差、高速运转时传动机构所产生热变形误差以及加工过程中传动系统磨损而产生的误差,大大提高了机床的定位精度、重复定位精度以及精度可靠性。因此作为提高数控机床位置精度的关键部件光栅尺的准确度等级是首先要考虑的


半闭环伺服系统的工作原理和全闭环伺服系统相似,只是位置检测器不是安装在工作台上,而是安装在伺服电动机的轴上。这种伺服系统所能达以的精度、速度和动态特性优于开环伺服系统,其复杂性和成本低于全闭环伺系统,主要用于大多数中小型数控机床。


半闭环控制是利用伺服电机编码器作反馈运动控制,精度控制还需传动丝杆或其它连接件的精度来保证直线运动的精度。因此无法控制机床传动机构所产生的传动误差、高速运转时传动机构所产生热变形误差以及加工过程中传动系统磨损而产生的误差。