時(shí)間:2016-05-03 16:12:49來(lái)源:中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)
1、行業(yè)概述
1.1機(jī)床簡(jiǎn)介及分類(lèi)
機(jī)床:是指制造機(jī)器的機(jī)器,也稱(chēng)工作母機(jī)或工具機(jī),習(xí)慣上簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)床。
分類(lèi):一般分為金屬切削機(jī)床、鍛壓機(jī)床和木工機(jī)床等?,F(xiàn)代機(jī)械制造中加工機(jī)械零件的方法很多,除切削加工外,還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓等,但凡屬精度要求較高和表面粗糙要求加工成較細(xì)的零件,一般都需要在機(jī)床上用切削的方法進(jìn)行最終加工。
金屬切削機(jī)床包括:車(chē)床、磨床、刨床、鉆床、雕銑機(jī)、加工中心、機(jī)床高速主軸等等。
數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床,其較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問(wèn)題,是一種柔性的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床,代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向,是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。后面我們一般遇到的都是數(shù)控類(lèi)機(jī)床變頻應(yīng)用。
1.2機(jī)床高速主軸工藝需求和指標(biāo)
1.2.1、機(jī)床主軸:
電主軸是將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù),電主軸是一套組件,它包括電主軸本身及其附件:電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤(rùn)滑器、冷卻裝置(水冷油冷)、內(nèi)置編碼器、換刀裝置等等。
1.2.2、數(shù)控機(jī)床主軸在采用變頻驅(qū)動(dòng)時(shí),對(duì)變頻器有如下幾方面的技術(shù)要求:
1.2.2.1穩(wěn)速精度:指主軸運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)誤差,一般開(kāi)環(huán)控制要求在3%以?xún)?nèi),閉環(huán)控制要求在0.3%以?xún)?nèi)。
1.2.2.2急加/減速:為了提高工作效率,要求變頻器的加減速時(shí)間盡管短,一般要求在3~5秒完成。
1.2.2.3避免超調(diào)現(xiàn)象:變頻器從一個(gè)速度變化到另一個(gè)速度時(shí)的震蕩指標(biāo),一般要求超調(diào)量越小越好。
1.2.2.4低速重切削要求:在加工一些工件時(shí)需要變頻器低頻大轉(zhuǎn)矩輸出,低速重切削是衡量變頻器是否適合在數(shù)控機(jī)床主軸應(yīng)用的最重要的指標(biāo)。
1.2.2.5高可靠性:由于機(jī)床加工材料的特殊性,現(xiàn)場(chǎng)金屬粉塵、油污、潮濕等惡劣環(huán)境,需要變頻器更高的防護(hù)等級(jí);
1.2.2.6高速閉環(huán)矢量及定位:某些主軸設(shè)備需要幾萬(wàn)轉(zhuǎn)速度,做閉環(huán)矢量控制,實(shí)現(xiàn)定位控制功能,機(jī)床剛性攻絲工藝要求主軸做定位控制,0速力矩保持進(jìn)刀。
1.3機(jī)床高速主軸剛性攻絲
剛性攻絲:加工內(nèi)螺紋絲時(shí),同步控制主軸的旋轉(zhuǎn)和Z軸的進(jìn)給量,這樣攻絲的精度可以得到保證,這個(gè)過(guò)程就叫做剛性攻絲。
剛性攻絲要求進(jìn)刀時(shí),主軸處于定位狀態(tài),這樣每次進(jìn)刀時(shí)的刀口位置是一致的。攻絲和出刀的速度同步,速度精度要求極高,這樣才能保證主軸出刀時(shí),螺紋絲不會(huì)被弄壞。
2、剛性攻絲工藝參考品牌及對(duì)比
2.1機(jī)床高速主軸做剛性攻絲,變頻器可選品牌
目前,國(guó)產(chǎn)變頻器能夠滿(mǎn)足主軸做剛性攻絲的不多,庫(kù)馬克ES850H及某國(guó)產(chǎn)主流產(chǎn)品可以滿(mǎn)足行業(yè)需求,我司產(chǎn)品從調(diào)試性能指標(biāo)來(lái)看占優(yōu)勢(shì);
2.2、攻絲數(shù)據(jù)對(duì)比
庫(kù)馬克變頻器可攻M3~M10的螺孔,最高可攻到M10螺孔;某國(guó)產(chǎn)主流產(chǎn)品最高只能攻到M8螺孔,攻絲時(shí)存在抖動(dòng)現(xiàn)象。
2.3、性能對(duì)比
從加工螺孔型號(hào)數(shù)據(jù)對(duì)比來(lái)看,庫(kù)馬克變頻器擁有更高的低頻力矩,更高的穩(wěn)速精度。
3、ES850H系列機(jī)床主軸行業(yè)應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)
3.1、機(jī)床主軸高速3萬(wàn)轉(zhuǎn),滿(mǎn)足閉環(huán)矢量控制;
3.2、精準(zhǔn)的定位控制功能,保證主軸進(jìn)刀口位置一致;
3.3、需要攻絲時(shí),穩(wěn)速精度高(ES850H閉環(huán)速度精度±0.01%)、加減速響應(yīng)時(shí)間快(3秒甚至更低的加減速時(shí)間)、低速切削力矩大(最高可攻M10螺孔);
3.4、變頻器配合機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)工作,包括接收和反饋系統(tǒng)速度脈沖信號(hào),端子啟??刂频鹊?;
3.5、使機(jī)床實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用,既要實(shí)現(xiàn)高速和中速雕銑、打磨、鉆孔,也要實(shí)現(xiàn)低速剛性攻絲;
3.6、ES850H系列變頻器電氣密閉結(jié)構(gòu),更好的適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境;
4、調(diào)試過(guò)程
4.1、閉環(huán)矢量控制參數(shù)設(shè)置及調(diào)試過(guò)程
1)、設(shè)置63組電機(jī)銘牌參數(shù),啟動(dòng)變頻器做電機(jī)參數(shù)靜止自學(xué)習(xí)。
2)、將編碼器信號(hào)線(xiàn)(8根信號(hào)線(xiàn))正確接入PG卡端子,設(shè)置P63.07為1(閉環(huán)矢量控制模式),設(shè)置P61.00編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù),測(cè)試運(yùn)行閉環(huán)矢量控制。
3)、觀察閉環(huán)矢量控制運(yùn)行狀態(tài),適當(dāng)調(diào)整23組參數(shù)速度環(huán)比例增益和積分時(shí)間,包括P23.02電流環(huán)比例增益和P40.07位置環(huán)比例增益,直到電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。
4.2、調(diào)試定位控制功能
設(shè)置P40.00為1伺服控制使能,仿真端子DI5使能(P40.01位置控制使能信號(hào))、將主軸用紅筆做好標(biāo)記,測(cè)試主軸定位功能。
4.3、結(jié)合系統(tǒng)做剛性攻絲
將系統(tǒng)信號(hào)線(xiàn)正確接入變頻器控制端子(啟停正反轉(zhuǎn)及繼電器輸出信號(hào)),系統(tǒng)速度脈沖信號(hào)接入PG卡(4根線(xiàn)),PG卡(6根線(xiàn))反饋當(dāng)前運(yùn)行速度脈沖信號(hào)給系統(tǒng)。
剛性攻絲生產(chǎn)過(guò)程:
首先,主軸刀鉆初孔。
然后,更換刀口攻螺紋絲。主軸加工螺紋孔前,主軸定位使能,RO1繼電器輸出定位完成信號(hào)給系統(tǒng),此時(shí)主軸刀口定位力矩保持,以相同的位置進(jìn)刀,系統(tǒng)給定脈沖速度信號(hào),主軸提速做攻絲環(huán)節(jié),當(dāng)螺紋深度達(dá)到,系統(tǒng)停車(chē),反向運(yùn)行回刀,當(dāng)?shù)犊陔x開(kāi)螺紋孔,再次做強(qiáng)制定位使能,進(jìn)入第二個(gè)螺紋孔攻絲流程。此過(guò)程中,攻絲和回刀要求速度精度非常高,保證螺紋絲在回刀時(shí)不會(huì)弄壞。
分別做M3~M10不同型號(hào)螺紋孔攻絲,觀察變頻器輸出電流及主軸運(yùn)行情況。
4.4、系統(tǒng)接線(xiàn)和參數(shù)設(shè)置
1)、系統(tǒng)接線(xiàn)
2)、參數(shù)設(shè)置
5、現(xiàn)場(chǎng)圖片
結(jié)論:
庫(kù)馬克ES850H系列驅(qū)動(dòng)器通過(guò)優(yōu)化的控制算法設(shè)計(jì)帶來(lái)單位電流力矩最大化和快速精準(zhǔn)響應(yīng)的特性,使其在包含具有高頻轉(zhuǎn)速高及低頻力矩大且精度高的多功能新型機(jī)床上得以成功批量應(yīng)用,搭載該產(chǎn)品機(jī)床的終端用戶(hù)對(duì)機(jī)床的加工效果、加工效率充分滿(mǎn)意,加工制品品質(zhì)高且穩(wěn)定,同時(shí),該驅(qū)動(dòng)器所具有的人性化、智能化設(shè)計(jì),使得產(chǎn)品具有接線(xiàn)簡(jiǎn)單,需要調(diào)試參數(shù)較少和快速的特點(diǎn),便于推廣應(yīng)用。
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