在多轴伺服控制系统中实现同步精密运动

自动化精密制造推动了当今许多高科技设备的发展和广泛使用。时尚精美的手机仰赖复杂的金属加工工艺和精细表面处理能力来生产机械元件制造所需的芯片和模具。手机中微小但强大的电子器件的生产，则要依靠自动化IC晶圆处理和精密线焊设备。大型设备同样需要高精度和高质量表面处理。例如，现代喷气发动机依赖精细平衡和精密匹配的涡轮叶片来实现高燃油效率和安静工作。先进的电子控制和形状复杂的精密发动机部件可优化燃烧过程，提高汽车发动机的燃油效率。

铣床沿预定路径移动高速旋转的切割工具，对固体金属块进行切削，从而生产金属制品部件。精密加工是一个多步骤过程，先是粗略切削，然后经过多道精细切削才能达到要求。多个电机驱动进给主轴和多个丝杠来定位工具头。电机位置与速度伺服驱动器的功率和刚度决定了支持特定表面处理精度水平的最大切削速率。因此，高性能电机驱动器可提高切削速率或减少切削次数，从而直接影响到铣削过程效率。每次 *** 作都选择最佳运动方案，以及尽量缩短刀具更换时间，同样可以提高生产率和能效。生产质量取决于丝杠的精度和电机驱动轴位置与速度控制。最新铣床有五个或更多的控制轴，支持以最少的工件设置 *** 作次数加工出复杂的形状。大批量生产线所用的专用加工中心甚至包括更多的伺服驱动器，支持多个金属加工并行 *** 作和类机器人功能，使加工过程实现完全自动化。机器设计人员面临的挑战是如何让多个伺服驱动轴的 *** 作和运动方案同步，从而在维持产品质量不变的同时，使机器吞吐效率最大化。

图1. 自动化机器控制系统