五轴加工中心的控制系统主要有哪些？

五轴加工中心数控机床是复杂曲面加工的唯一解决方案，也是航空航天和军事领域必不可少的制造设备。广泛应用于军工、精密设备、航空航天、城市轨道交通、新能源汽车、医疗卫生等领域。航空航天领域是五轴联动数控机床的最大需求端，需求占40.0％。五轴联动数控机床可切割航空发动机叶盘、叶片、叶轮和大、中、小型飞机结构，在航空航天领域发挥不可替代的作用。

作为一种高精度加工设备，五轴加工中心数控机床的主要控制系统是什么？

1.五轴加工中心开环控制系统

五轴加工中心的开环控制系统是指无位置反馈装置的控制系统。运动系统是典型的开环控制系统，以动力步进电机为驱动器。数控装置根据所需的移动速度和位移，向环分配器和功率放大电路输出一定的频率和脉冲，不断改变步进电机绕组的电源状态，使相应的坐标轴步进电机通过相应的角位移，然后通过机械传动链，运动部件的速度和位移由输入脉冲的频率和脉冲数量决定。

开环控制系统具有结构简单、工作稳定、价格低等优点。然而，输出扭矩值的尺寸通常是有限的，当输入高脉冲频率时，容易出现问题，难以实现运动部件的快速控制，无法纠正误差。由步进电机的步距角误差、齿轮和螺钉组成的传动链误差将直接影响零件加工的精度。目前，开环控制系统已不能完全满足五轴数控车床日益增长的控制功率、快速运动速度和加工精度要求。

2.五轴加工中心半闭环控制系统

五轴加工中心的半闭环控制系统是在开环控制系统的电机轴上安装角位移检测装置，间接检测运动部件的位移或角位移值，并反馈给数控装置的比较器，与输入指令进行比较，用差异控制运动部件。随着脉冲编码器的快速发展和性能的不断提高，伺服电机作为一种角位移检测装置，可以直接安装在直流或通信的同轴上，特别是高分辨率脉冲编码器的诞生，为半闭环控制提供了高性能价格比的配置方案。由于惯性大的五轴机床运动部件不包括在环内，控制系统的调试非常方便，稳定性好。脉冲编码器和伺服电机甚至可以设计成一个整体，使系统更加紧凑。但由于半闭环控制不包括运动部件的机械传动链，机械传动链的误差无法纠正或消除。

然而，目前广泛使用的滚珠丝杠螺母结构具有较高的精度和精度保持性，可靠地消除反向运动间隙，完全可以满足大多数数控车床用户的需求，控制系统具有调试方便、稳定性好、成本低、开环控制系统和闭环控制系统的特点。因此，一般来说，半闭环控制系统正成为首选的控制模式。

3.五轴加工中心闭环控制系统

五轴加工中心闭环控制系统是直接在车床最终运动部件的相应位置安装旋转检测装置，将直接检测到的位移或角位移值反馈给数控装置的比较器，与输入指令位移量进行比较，用差异控制运动部件，使运动部件严格按照实际需要的位移运动。闭环控制系统的主要优点是将传动链的所有环节都包含在闭环中。因此，理论上，闭环控制的优点和精度主要取决于检测装置的精度，而传动链的误差无关。其控制精度超过半闭环控制系统，但闭环控制系统除价格昂贵外，对车床结构和传动链仍提出了严格要求。传动链的高度、间隙和导轨的低速运动特性，车床结构的抗震性能会增加系统调试的难度，甚至使伺服系统产生冲击，降低稳定性。闭环控制的特点是加工精度高，移动速度快。闭环控制的特点使加工精度高，移动速度快。这种数控车床采用直流伺服电机或交流伺服电机作为驱动元件，电机控制电路复杂，检测元件昂贵，调试维护复杂，成本高。

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