数控龙门铣床Z轴方向的双组跟随伺服电机的位置同步控制技术研究与设计(4)
无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免文护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。
交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。
伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。
交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单，便宜。
1.4.1 交流伺服电机与普通电机区别
表1 交流伺服电机与普通电机的性能对比表
电机类型 控制精度 低频特性 矩频特性 过载能力 运行性能 速度响应
交流伺服电机 控制精度高 运转平稳 恒力矩输出 有较强过载能力 闭环控制 加速性能较好
其他普通电机 控制精度低 在低速时易出现低频震动现象 输出力矩随转速升高而下降 一般不具有过载能力 开环控制 加速性能较差
2 CNC系统选型
2.1 数控机床简介
2.1.1 数控
数控是数字控制（Numerical Control，简写NC）技术的简称，是指用数字化信息，（数字量及字符）发出指令并实现自动化控制的技术。
计算机数控（Computer Numerical Control，简写CNC）是用计算机实现部分或全部数控功能。
采用计算机数控技术的自动控制系统为计算机数控系统，其控制对象可以是各种生产过程或设备。若工资对象为机床，则该机床就是数控机床。
2.1.2 机床的结构组成，各部分的作用
1. 机床主体：包括床身，立柱，主轴，进给机构等机械部件。完成切削加工的主要任务
2. 数控装置（CNC系统）：它包括计算机硬件及系统软件等。数控装置将所接受的信号进行译码，运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。
3. 数控装置是数控机床的核心部分，相当于人的大脑。它的主要任务是通过其输入装置，接收数控加工程序和各种参数，进行和运算，发出两类控制量，一类是连续控制量给伺服系统，控制机床各轴的运动。另一类是离散的开关控制量，送往PMC可编程控制器，控制机床的机械辅助动作。早期的数控装置是用数字电路全部实现其数控功能的，被称为硬件数控系统（NC系统）。现在的数控装置已用计算机软件控制实现其数控功能，被称为计算机数控系统（CNC系统）。
2.1.3 伺服驱动装置
数控机床执行机构的驱动部件，它包括主轴与进给驱动单元，主轴与进给电动机等。使主轴与进给伺服机构以最短的传动链，完成高速驱动。数字量，连续控制。伺服系统是数控机床的执行机构，相当于人的四肢。它接收数控装置发出的数字信号，将其转换成伺服电机的 转动或移动，驱动并控制数控机床进给轴的运动和主轴的运动。伺服系统的主要部件有伺服电机，包括步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。还有对应的驱动电源。