五軸加工中心數控機床是復雜曲面加工的唯一解決方案，也是航空航天和軍事領域必不可少的制造設備。廣泛應用于軍工、精密設備、航空航天、城市軌道交通、新能源汽車、醫(yī)療衛(wèi)生等領域。航空航天領域是五軸聯動數控機床的最大需求端，需求占40.0％。五軸聯動數控機床可切割航空發(fā)動機葉盤、葉片、葉輪和大、中、小型飛機結構，在航空航天領域發(fā)揮不可替代的作用。

作為一種高精度加工設備，五軸加工中心數控機床的主要控制系統(tǒng)是什么？

1.五軸加工中心開環(huán)控制系統(tǒng)

五軸加工中心的開環(huán)控制系統(tǒng)是指無位置反饋裝置的控制系統(tǒng)。運動系統(tǒng)是典型的開環(huán)控制系統(tǒng)，以動力步進電機為驅動器。數控裝置根據所需的移動速度和位移，向環(huán)分配器和功率放大電路輸出一定的頻率和脈沖，不斷改變步進電機繞組的電源狀態(tài)，使相應的坐標軸步進電機通過相應的角位移，然后通過機械傳動鏈，運動部件的速度和位移由輸入脈沖的頻率和脈沖數量決定。

開環(huán)控制系統(tǒng)具有結構簡單、工作穩(wěn)定、價格低等優(yōu)點。然而，輸出扭矩值的尺寸通常是有限的，當輸入高脈沖頻率時，容易出現問題，難以實現運動部件的快速控制，無法糾正誤差。由步進電機的步距角誤差、齒輪和螺釘組成的傳動鏈誤差將直接影響零件加工的精度。目前，開環(huán)控制系統(tǒng)已不能完全滿足五軸數控車床日益增長的控制功率、快速運動速度和加工精度要求。

2.五軸加工中心半閉環(huán)控制系統(tǒng)

五軸加工中心的半閉環(huán)控制系統(tǒng)是在開環(huán)控制系統(tǒng)的電機軸上安裝角位移檢測裝置，間接檢測運動部件的位移或角位移值，并反饋給數控裝置的比較器，與輸入指令進行比較，用差異控制運動部件。隨著脈沖編碼器的快速發(fā)展和性能的不斷提高，伺服電機作為一種角位移檢測裝置，可以直接安裝在直流或通信的同軸上，特別是高分辨率脈沖編碼器的誕生，為半閉環(huán)控制提供了高性能價格比的配置方案。由于慣性大的五軸機床運動部件不包括在環(huán)內，控制系統(tǒng)的調試非常方便，穩(wěn)定性好。脈沖編碼器和伺服電機甚至可以設計成一個整體，使系統(tǒng)更加緊湊。但由于半閉環(huán)控制不包括運動部件的機械傳動鏈，機械傳動鏈的誤差無法糾正或消除。

然而，目前廣泛使用的滾珠絲杠螺母結構具有較高的精度和精度保持性，可靠地消除反向運動間隙，完全可以滿足大多數數控車床用戶的需求，控制系統(tǒng)具有調試方便、穩(wěn)定性好、成本低、開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點。因此，一般來說，半閉環(huán)控制系統(tǒng)正成為首選的控制模式。

3.五軸加工中心閉環(huán)控制系統(tǒng)

五軸加工中心閉環(huán)控制系統(tǒng)是直接在車床最終運動部件的相應位置安裝旋轉檢測裝置，將直接檢測到的位移或角位移值反饋給數控裝置的比較器，與輸入指令位移量進行比較，用差異控制運動部件，使運動部件嚴格按照實際需要的位移運動。閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要優(yōu)點是將傳動鏈的所有環(huán)節(jié)都包含在閉環(huán)中。因此，理論上，閉環(huán)控制的優(yōu)點和精度主要取決于檢測裝置的精度，而傳動鏈的誤差無關。其控制精度超過半閉環(huán)控制系統(tǒng)，但閉環(huán)控制系統(tǒng)除價格昂貴外，對車床結構和傳動鏈仍提出了嚴格要求。傳動鏈的高度、間隙和導軌的低速運動特性，車床結構的抗震性能會增加系統(tǒng)調試的難度，甚至使伺服系統(tǒng)產生沖擊，降低穩(wěn)定性。閉環(huán)控制的特點是加工精度高，移動速度快。閉環(huán)控制的特點使加工精度高，移動速度快。這種數控車床采用直流伺服電機或交流伺服電機作為驅動元件，電機控制電路復雜，檢測元件昂貴，調試維護復雜，成本高。

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