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運動控制

英威騰MH500伺服在高精度磨床上的解決方案

2025China.cn   2016年01月25日

  標準機械加工所使用磨床,砂輪電動機均按傳統(tǒng)啟動電路運行。電動機啟動后按照額定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn),由于電網(wǎng)電壓有一定磨床波動,砂輪工件磨床磨擦負載不斷磨床變化,都會影響電動機磨床轉(zhuǎn)速誤差。

  砂輪電動機起動電路一般只有一種加工速度,難以適應(yīng)不同工件大小磨床要求不同磨床加工相對線速度,以至于所加工工件磨床加工精密度很難保證。因此從提高加工質(zhì)量加工效率,節(jié)約能源等方面考慮,將伺服技術(shù)應(yīng)用于磨床,可以收到滿意磨床效果。

  機械加工行業(yè)磨床所加工磨床產(chǎn)品種類繁多,工件大小尺寸不同,要求加工精度各異。相對磨床要求砂輪轉(zhuǎn)速于主軸磨床線速度不同,單純磨床調(diào)整主軸磨床轉(zhuǎn)速來滿足工件磨床加工線速度很難調(diào)整到理想狀態(tài)。又由于軸桿類加工過程所產(chǎn)生磨床應(yīng)力彎曲,磨削過程會產(chǎn)生砂輪進給磨床力矩不同,這樣就帶來砂輪輸出轉(zhuǎn)速/力矩不同磨床變化,相應(yīng)磨床會產(chǎn)生振刀紋/燒糊紋等,磨削精度很難保證,由此造成生產(chǎn)效率低,精品率低等。

  隨著電力電子技術(shù)磨床發(fā)展,伺服技術(shù)磨床越來越普及,機械加工行業(yè)伺服磨床應(yīng)用收到很好磨床效果。其中,以伺服磨床無級調(diào)速,軟啟動,恒轉(zhuǎn)矩輸出極大磨床滿足了機械加工設(shè)備對恒速度/恒轉(zhuǎn)矩磨床要求。

  設(shè)備系統(tǒng)介紹

  磨床主要由床身、工作臺、砂輪架等部件組成。

  隨著高精度、高硬度機械零件數(shù)量的增加,以及精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展,磨床的性能、品種和產(chǎn)量都在不斷的提高和增長。

  外圓磨床:是普通型的基型系列,主要用于磨削圓柱形和圓錐形外表面的磨床。主要部件除床身、工作臺、砂輪架之外,還有頭架、尾座。

  伺服系統(tǒng)在磨床上的應(yīng)用,主要是指在磨床的運動源的應(yīng)用,就是給執(zhí)行件提供動力和運動的裝置。

 

  3.負載運動特點

  磨床常用的機械傳動有帶傳動、螺旋傳動和齒輪傳動等。傳動裝置需完成變速、變向和改變運動形式等任務(wù),以使執(zhí)行件獲得所需的運動速度、運動方向和運動形式。

  而伺服系統(tǒng)在磨床上的使用就直接避免了二次傳動的過程,通過伺服電機直接帶動砂輪獲取之前通過傳動所能完成的所有功能。

  磨床加工過程中的負載較為簡單,系統(tǒng)負載與磨削進刀量變化成正比關(guān)系。加工分幾步完成,初期會進行進刀量稍大的粗磨削成型,然后按需求再進行5~10絲進刀的細致加工,使工件表面震紋及光潔度達標。伺服系統(tǒng)的閉環(huán)速度反饋保證了速度的平穩(wěn),并能穩(wěn)定進行功率輸出。

 

  4.控制要求

  砂輪外圓表面上任一磨粒在單位時間內(nèi)所經(jīng)過的磨削路程,稱為砂輪的圓周速度,用v。表示。此速度也即磨削主運動速度。

  v。的單位為m/s,按下式計算

  式中 D?!拜喼睆?mm);

  n。——砂輪轉(zhuǎn)速(r/min);

  v。——砂輪的圓周速度(m/s)。

  砂輪圓周速度表示砂輪磨粒的磨削速度,又稱磨削速度。

  外圓磨削和平面磨削的磨削速度一般在30~35m/s左右。

  砂輪圓周速度對磨削質(zhì)量和生產(chǎn)率有直接的影響。當砂輪直徑變小時,會出現(xiàn)磨削質(zhì)量下降的現(xiàn)象,就是由于砂輪圓周速度下降的緣故。

  使用伺服系統(tǒng)能很好的避免以上情況,當砂輪直徑變小時,可以通過伺服無極變速及穩(wěn)定的恒功率輸出,來提升給定速度并保證磨削質(zhì)量。

  5.硬件配置

  在磨床伺服電機的使用上,一般使用采用防油,防抖動,防塵的旋轉(zhuǎn)編碼器,耐惡劣境。但普通旋轉(zhuǎn)編碼器都是一對極,在進行速度采樣的過程中,對于速度變化的反饋無法達到高精度磨床工藝的速度要求。所以在嘗試多種方式后,明確了在磨床上使用三對極旋轉(zhuǎn)編碼器的,這樣就能更迅速的對電機速度變化進行實時反映,將速度波動控制在更好的范圍內(nèi)。

 

  6.電氣連接

  對于磨床加工來說,速度穩(wěn)定是決定產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要標準,所以伺服系統(tǒng)從磨床上位機接受主要是一路速度給定信號。將報警輸出,故障復(fù)位,驅(qū)動器使能這記錄控制反饋信號交還給上位機。

 

  7.保護功能

  對于伺服系統(tǒng)在磨床上的應(yīng)用主要可通過以下的幾組驅(qū)動器保護功能來實現(xiàn)對于系統(tǒng)的保護

 

  8.調(diào)試要點

  在正常連線調(diào)試過程中,按正常的調(diào)試步驟(上電>使能禁止>電機選擇>旋變初始角測試>點動電機>速度標定>使能開啟>運行)。后續(xù)調(diào)試中一切以速度為重心進行微調(diào),在電機旋變改成3對極旋變后,配合御能驅(qū)動器,可將轉(zhuǎn)速偏差控制在正負2 rpm。

 

  9.產(chǎn)品特點介紹

  御能伺服系統(tǒng)的優(yōu)勢

  一.產(chǎn)品性能優(yōu)勢

  1、御能伺服驅(qū)動器為塑機專用伺服驅(qū)動器,過載系數(shù)達2.5~3倍;比起市場上用變頻器改造而來的所謂的伺服(矢量變頻器)1.5倍的過載系數(shù),御能產(chǎn)品有著專業(yè)伺服得天獨厚的優(yōu)勢;

  2、速度響應(yīng)時間30MS

  二.按汽車產(chǎn)品的管控流程控制產(chǎn)品質(zhì)量

  1、全面的高低溫工況的試驗

  2、嚴格的震動環(huán)境試驗

  3、ISO90001/TS16949的供應(yīng)鏈管理流程,和生產(chǎn)過程控制

  4、對電機和伺服驅(qū)動器進行嚴格的出廠老化測試,消除電子元器件的早期失效

  5、御能伺服產(chǎn)品通過滿足歐洲電磁兼容標準CE認證

  6、驅(qū)動器兩年的質(zhì)量保證期,讓客戶無憂收回投資成本(節(jié)能/高效)

  三.永磁磁阻同步電機的應(yīng)用

  1、電磁轉(zhuǎn)矩和磁阻轉(zhuǎn)矩相結(jié)合產(chǎn)生更大的扭矩:速度相應(yīng)更快,更節(jié)能

  2、系統(tǒng)運行更平穩(wěn):整個系統(tǒng)噪音更低

  四.先進的電機控制算法和注塑應(yīng)用控制策略

  1、現(xiàn)代電機正弦矢量控制算法,實現(xiàn)對電機的完美力矩控制:

  2、整個系統(tǒng)的效率更高(系統(tǒng)效率大于90%);

  3、速度閉環(huán)控制,保證了工藝過程對速度的要求;

  伺服技術(shù)在高精度磨床上的應(yīng)用,不但完全實現(xiàn)了原有磨床技術(shù)所能達到的標準,還減少了傳統(tǒng)磨床應(yīng)用中傳動部分的使用,是未來磨床發(fā)展中不可忽視的一個趨勢。

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