CNC原理講解 機床里的伺服系統：半閉環和全閉環，到底差在哪？

大家好,我是機械追風 這期視頻我們來講 束控機牀 裡的半臂環和全臂環伺服系統 兩種系統都能讓機牀軸按照指令運動 但他們判斷有沒有到位的依據並不一樣 比如,程序要求X軸移動到100毫米 電機已經到達目標位置,工作臺就一定到位了嗎? 不一定,因為這條位置指令要先 經過束控系統和伺服驅動器 再由伺服電機通過連抽機、滾珠絲槓和絲槓螺母 推動工作臺運動 系統不能只負責讓電機轉,還要讀取位置反饋 判斷這次移動是否完成 如果反饋來自電機側,就是典型的半臂環 如果直接測量工作臺的位置,就是全臂環 先看半臂環是怎樣工作的 束控系統下發運動指令,驅動器控制電機 電機再通過連抽器和滾珠絲槓推動工作臺 半臂環的位置反饋來自電機上的編碼器 它測量的是電機軸實際轉過的角度 假設絲槓導程是10毫米 編碼器檢測到電機轉了10圈 系統就把軸位置換算成100毫米 當這個換算位置進入允許誤差範圍 系統便判斷定位完成 也就是說半臂環直接測電機,再推算工作臺位置 但連流姿勢扭轉、絲槓熱伸長、反向間隙和受力變形 都發生在電機反饋點之後 即使工作臺實際直到99.985毫米 電機測仍可能已經滿足到位條件 羅距誤差、反向間隙和溫度補償可以減小偏差 但補償不等於直接測量工作臺 那麼怎樣直接確認工作臺有沒有到位 繼續看全臂環 全臂環會在工作臺或環岸附近安裝直線光三尺 標尺固定在機牀的固定部件上 讀數頭跟隨工作臺移動 直接測量工作臺相對於牀身的位置 目標仍然是100毫米 電機完成理論運動後 如果光三尺只測到99.985毫米 系統就知道還差0.015毫米並繼續控制電機修正 只有實測位置進入允許誤差範圍 系統才判斷定位完成 也就是說 全臂環檢查的是工作臺實際走了多少 不過它不能自動消除直線度 垂直度、刀具彎曲和弓箭變形等全部誤差 明確反饋點以後再看兩種結構怎樣選擇 半臂環結構相對簡單 調適容易 配合高精度四槓 良好裝配和誤差補償也能獲得穩定的加工精度 因此半臂環在數控車牀和加工中心上很常見 全臂環可以直接檢測工作臺位置 更適合精密磨牀和高精度加工中心 但它需要增加光三尺對安裝基準、機械剛性 振動控制和參數整定也有更高要求 兩者要根據精度目標、機械條件和成本進行選擇 最後把這兩種結構放進實際系統中看 先看FNUC半臂環實例 這裡採用FANUCEN 0iMF Plus數控系統 αi系列四幅放大器和αi系列四幅電機 用戶運行G00X100.000後 觸控系統完成程序解釋和插補 再通過FSSB把X軸運動數據傳給四幅放大器 放大器驅動四幅電機 電機再通過連軸器和滾珠四槓推動工作臺 電機上的脈衝編碼器把電機轉角反饋給四幅系統 當電機測位置進入允許誤差範圍 系統判斷定位完成 如果四槓熱伸長或機械變形 讓工作臺產生0.015毫米偏差 這部分誤差不會被電機測反饋直接檢測 再看西門子全壁環實例 這裡採用SUNUMERIC 840DSL SIMX-S120書本型驅動和EFK7四幅電機 840DSL生成運動數據 通過DRIVE CLICKLY連接CINEMAX S120 電源模塊建立直流母線 MOTOR MODULE驅動四幅電機 再通過滾珠四槓推動工作臺 工作臺上的直線光參尺 通過SMC或SME接口模塊接入反饋鏈路 如果光參尺測的工作臺只有99.985毫米 系統會繼續修正直到實測位置進入允許誤差範圍 所以兩套系統真正不同的 是最後根據什麼判斷到位 全壁環依據工作臺實測位置 這就是半壁環和全壁環最本質的區別 懂機牀看結構懂五軸看追風 關注機械追風帶你瞭解更多CNC知識