伺服電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了高速、高精度的加工技術(shù)。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，伺服電機(jī)逐漸被用作數(shù)控系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置。AC 伺服電機(jī)為無(wú)刷結(jié)構(gòu)，維護(hù)量小，體積相對(duì)較小，有利于速度和功率的提升。
交流伺服系統(tǒng)已被廣泛地應(yīng)用于直流伺服系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中。交流伺服取代 DC伺服、軟件控制已成為現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)伺服技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了用于數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給、主軸裝置的交流數(shù)字化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。單片機(jī)及全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展，大大提高了數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)算速度，降低了采樣時(shí)間。采用軟件伺服控制代替硬件伺服控制，提高了伺服系統(tǒng)的性能。例如，OSP-U10/U100網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)的伺服控制回路是一種高性能的伺服控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有伺服裝置和部件的分散配置和網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行自律控制，進(jìn)一步發(fā)展了其對(duì)機(jī)床的控制能力和通信速度。這些技術(shù)的發(fā)展提高了伺服系統(tǒng)的性能、可靠性、調(diào)試便利性和靈活性，極大地推動(dòng)了高精度、高速加工技術(shù)的發(fā)展。
此外，先進(jìn)傳感器檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，大大提高了交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能和定位精度。交流伺服電機(jī)速度控制系統(tǒng)中位置和速度傳感器一般采用無(wú)刷旋轉(zhuǎn)變壓器、混合式光電編碼器和絕對(duì)值編碼器，它們的傳感器響應(yīng)時(shí)間小于1 μ s，伺服電機(jī)本身也在向高速化發(fā)展。有了上述高速編碼器，可以實(shí)現(xiàn)60m/min甚至100m/min的快速進(jìn)給和1g的加速。為了保證電機(jī)高速平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，對(duì)電機(jī)的磁路設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，并借助高速數(shù)字伺服軟件，可以保證電機(jī)即使在旋轉(zhuǎn)小于1 μ m的情況下也不會(huì)出現(xiàn)爬行的情況。
Ac 伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)饋電技術(shù)已經(jīng)成熟。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)有兩種:“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+精密高速滾珠絲杠”和“直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)”。傳統(tǒng)滾珠絲杠技術(shù)成熟，加工精度高，實(shí)現(xiàn)高速的成本相對(duì)較低，目前應(yīng)用廣泛。滾子和滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的高速加工機(jī)床的最大運(yùn)動(dòng)速度為90m/min，加速度為1.5g，但滾珠絲杠是機(jī)械驅(qū)動(dòng)的，機(jī)械部件之間存在彈性變形、摩擦和齒隙，會(huì)相應(yīng)地引起運(yùn)動(dòng)滯后和非線性誤差，因此滾珠絲杠副的運(yùn)動(dòng)速度和加速度很難進(jìn)一步提高。
從90年代開(kāi)始，直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)被應(yīng)用于高速、高精度的大型加工機(jī)床。與滾珠絲杠傳動(dòng)相比，具有剛性更高、速度范圍更寬、加速特性更好、慣性更小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)更好、運(yùn)行更平穩(wěn)、位置精度更高的優(yōu)點(diǎn)。并且直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，無(wú)需中間機(jī)械傳動(dòng)，減少了機(jī)械磨損和傳動(dòng)誤差以及維護(hù)工作。與滾珠絲杠傳動(dòng)相比，直線電機(jī)直驅(qū)速度提高30倍，加速度提高10倍，最大10g，剛度提高7倍，最大響應(yīng)頻率100Hz，仍有很大的發(fā)展空間。目前，在高速高精度加工機(jī)床領(lǐng)域，兩種驅(qū)動(dòng)方式將長(zhǎng)期并存，但從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的比重將越來(lái)越大。有跡象表明，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)在高速高精度加工機(jī)床中的應(yīng)用已進(jìn)入加速增長(zhǎng)期。
