一、引言

在這個(gè)技術(shù)日新月異的時(shí)代，傳統(tǒng)的機(jī)床加工設(shè)備已不能滿足裝備升級(jí)需要，對(duì)機(jī)床產(chǎn)業(yè)裝備的升級(jí)是迫在眉睫的事情，目前我國已經(jīng)是世界上最大的機(jī)床產(chǎn)業(yè)消費(fèi)國和生產(chǎn)國，以下就英威騰伺服和變頻器在數(shù)控深孔加工行業(yè)的應(yīng)用做一個(gè)介紹。

二、設(shè)備簡介

深孔加工是機(jī)械加工中的一種，比較傳統(tǒng)的深孔加工設(shè)備，自動(dòng)化的加工設(shè)備無論是在加工精度和加工效率方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)，尤其是細(xì)長孔的加工，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生直徑變大，出現(xiàn)錐形等現(xiàn)象，從而達(dá)不到加工質(zhì)量的要求。因此在沒有專用的深孔加工設(shè)備下，普通的深孔加工設(shè)備對(duì)于小型加工企業(yè)和個(gè)體加工戶，而自動(dòng)專用的深孔加工設(shè)備對(duì)與標(biāo)準(zhǔn)化批量化的加工尤為重要。這里我們主要介紹下英威騰電氣各項(xiàng)電氣傳動(dòng)產(chǎn)品在臥式深孔鉆的應(yīng)用。

按主軸布置情況可分為臥式深孔鉆床、立式深孔鉆床和三坐標(biāo)式深孔鉆床。

三、設(shè)備組成介紹

四、電氣控制方式介紹

整個(gè)系統(tǒng)的控制器采用的是專用的深孔加工CNC作為主體控制器，控制伺服移栽機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)及異步伺服作為鉆頭驅(qū)動(dòng)，壓力執(zhí)行原件動(dòng)作，接受溫度及壓力傳感器信號(hào)等。溫度控制單元獨(dú)立控制，壓力控制單元獨(dú)立控制。

英威騰DB100系列伺服選取了TI公司最新型的DSPTMS320F28332作為控制大腦，它不但是32bit的，而且還具有浮點(diǎn)運(yùn)算單元，可以充分保證伺服算法的運(yùn)算精度需求。這相對(duì)于目前其他一些伺服廠家選取的TI公司的24系列的DSP具有明顯的優(yōu)勢(shì).

電氣傳動(dòng)系統(tǒng)控制簡圖1.2

五、調(diào)試的要點(diǎn)

伺服軸使用英威騰DB100系列交流伺服系統(tǒng),分別控制著X/Y/Z電機(jī)的高精度進(jìn)給。其中Z軸是采用帶抱閘的電機(jī)，對(duì)于3軸的運(yùn)動(dòng)要求是高速精準(zhǔn)的定位，所以伺服的剛性是調(diào)的比較高的，通過驅(qū)動(dòng)器自帶的陷波器（高剛性下的共振抑制），速度PDFF算法（高速停止防抖動(dòng)算法）等使各軸平臺(tái)能夠高速精準(zhǔn)的定位。

先確定上位控制器與伺服之間的脈沖比數(shù)關(guān)系，比如CNC發(fā)送2000/Pulse=伺服旋轉(zhuǎn)一周，伺服旋轉(zhuǎn)一周回授2000Pulse給CNC/.

參數(shù)設(shè)置為：P0.03=0位置控制

P0.25=5齒輪比分子

P0.26=1齒輪比分母

P0.23=2正交脈沖輸入

P0.24=1電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向取反

P1.03=13剛性

P2.02=48位置環(huán)增益

P2.00=27速度環(huán)增益

P2.01=21速度環(huán)積分

P2.10=30速度前饋PDFF控制（改善高速定位震蕩）

在增益里，因?yàn)橐獙?duì)速度和位置等各個(gè)方面的應(yīng)答做出調(diào)整，也就是說對(duì)于上位機(jī)所發(fā)出的指令，在具體哪個(gè)位置加以正確的應(yīng)答。如果這個(gè)應(yīng)答能力降低了的話，無論什么快速運(yùn)轉(zhuǎn)模式也將變得毫無意義。并且會(huì)出現(xiàn)動(dòng)作遲緩，需要中斷時(shí)不能及時(shí)停止工作。當(dāng)需要在指定位置時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)左右偏移等現(xiàn)象。相反，如果應(yīng)答能力過高，裝置的共振點(diǎn)進(jìn)行共振，將無法控制會(huì)對(duì)其發(fā)生震動(dòng)的狀態(tài)。此外，根據(jù)速度增益，把位置增益設(shè)定過大后，會(huì)出現(xiàn)震蕩發(fā)散狀態(tài)，將無法控制此狀態(tài)，這點(diǎn)需要注意?？傊?，此應(yīng)答能力過低，則操作時(shí)會(huì)產(chǎn)生延緩，如果過高，操作時(shí)會(huì)有震動(dòng)產(chǎn)生。在過高和過低的范圍內(nèi)，如何正確的應(yīng)對(duì)，找出一個(gè)相對(duì)合適的區(qū)間，來使應(yīng)答即快又合拍，這就取決于對(duì)增益的調(diào)試。

目前，為了實(shí)現(xiàn)高響應(yīng)所產(chǎn)生的震動(dòng)，設(shè)備的共振抑制陷波濾波器、和根據(jù)狀態(tài)對(duì)增益進(jìn)行切換，緩和指令錯(cuò)誤的FIR過濾器等種種功能。

主軸變頻：

主軸應(yīng)用對(duì)變頻功能要求比較簡單，對(duì)與性能要求很高，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、優(yōu)異低頻轉(zhuǎn)矩特性；

2、優(yōu)異速度控制精度，良好弱磁控制；

3、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度快，電流波動(dòng)??；

4、調(diào)試簡單，支持參數(shù)靜態(tài)自學(xué)習(xí)；

5、良好的過載能力及環(huán)境適應(yīng)能力，運(yùn)行可靠性高；

6、EMC性能優(yōu)異，避免變頻對(duì)外造成干擾；

7、必須使用高性能開環(huán)矢量控制模式。

要達(dá)到上述目的，必須采用高端變頻器，同時(shí)要具備電源輸入側(cè)濾波設(shè)備。英威騰Goodrive300系列高性能矢量變頻器，完全可以滿足深孔鉆機(jī)床主軸電機(jī)控制需求。

主軸電機(jī)功率：5.5KW

額定頻率：16.7Hz

客戶要求電機(jī)70HZ弱磁運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速波動(dòng)小于1轉(zhuǎn)/分，電流波動(dòng)小于1A。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，廠家選用英威騰電氣股份有限公司生產(chǎn)的GD3005.5kw變頻器。

（圖片為客戶現(xiàn)場(chǎng)裝機(jī)控制柜）

六、注意事項(xiàng)

1．注意電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器之間的功率匹配。

2．在多驅(qū)動(dòng)安裝時(shí)，注意驅(qū)動(dòng)器之間安裝距離，保持良好的散熱性。

3．信號(hào)線纜和主電源或動(dòng)力電纜分開布線防止干擾出現(xiàn)。

4．上電前先脫開電機(jī)與工作臺(tái)的連軸器做空載運(yùn)行檢查。

5．運(yùn)行前檢查運(yùn)行相關(guān)參數(shù)是否設(shè)置妥當(dāng)，防止因?yàn)閰?shù)設(shè)置問題造成的飛車。

6．確保電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器之間連接電纜的牢固，防止因接觸不良造成事故。

7．電機(jī)輸入線路請(qǐng)根據(jù)實(shí)際情況選用直徑匹配的電纜。

七、總結(jié)

客戶通過在改造機(jī)上使用invt公司的成套動(dòng)力產(chǎn)品，使機(jī)床的加工效率及加工精度都得到一個(gè)有效的提升，尤其是在做深孔加工時(shí)效果更加明顯。