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英威腾DB100伺服系统在雕刻机上的应用

发布时间:2017-12-20点击量:

关键字:伺服系统   雕刻机
一、引言
随着经济的进步,之前传统以步进电机运动轴为主的小型雕刻机效率已不能满足日益增加的产能需求,由于交流伺服作为高转速和高细分精度的运动控制系统,在此有着无可比拟的优势。现在慢慢发展为以交流同步伺服电机为运动轴的高效雕刻机的趋势。
交流同步伺服电机主要作用于在雕刻机系统的X.Y.Z轴上,驱动雕刻机主轴平台进行雕刻轨迹的作用。雕刻机系统需要一个比较好的机械刚性平台,较高的伺服驱动动态响应性能。

二、工作原理
一般雕铣机的结构包括以下部分:数控系统、主轴系统和运动进给系统。该企业的雕铣机数控是由固高公司开发的GE300运动控制卡组成,主轴系统采用国外进口一体式的电主轴,利用英威腾CHE200系列变频器进行驱动。运动进给系统由3台伺服电机组成。其中一台用于X轴进给,一台用于Y轴进给,一台用于Z轴进给。其中X、Y轴运动进给系统由滚珠丝杆,弹性联轴器,线性导轨,伺服电机等组成,伺服电机选用英威腾DB100 750W伺服产品。Z轴运动进给系统也由滚珠丝杆,弹性联轴器,线性导轨,伺服电机等组成,伺服电机选用的为英威腾DB100 400W伺服产品,带抱闸系列。

图1:控制构成图

图2:GE300 软件控制界面

三、控制方式介绍
目前为止雕刻机行业设备所涉机器采用的控制系统大多是CNC和运动控制卡,工控机用到的比较少。
运动控制卡一般是通过发送定位脉冲或模拟量信号来控制伺服驱动器的运行,运动控制卡与伺服驱动器之间常用到的信号还有伺服使能信号,左右限位信号,故障清除信号,故障报警信号。另外,运动卡发送的脉冲信号一般是差分方式的,一般可以在板卡上通过拨码开关选择其他的脉冲输出方式,如集电极开路。在与伺服驱动器相连接时要注意对应的接法。本文介绍的控制方式是采用模拟量给定加伺服反馈的半闭环控制方式。


四、基本调试步骤
雕铣机对伺服的性能要求较高,特别是作圆弧插补时需要很快的动态响应速度
1、按照上述调试的一般原则首先进行调试进行零件加工,测量直线插补和圆弧插补精度,如果达到要求,则调试完毕;
2 、如果精度未达到要求,则继续增大速度环路增益和位置环路增益,此时如果电机发出高频响声,则进行机械共振频率的测量,然后把机械共振频率值设置为陷波频率值;
3 、重复上述步骤直到找到最佳参数值
一般来说,雕铣机的机械共振频率点不会超过两个;当消除机械共振频率后,伺服电机的刚度可以调的非常高,完全可以满足雕铣机作圆弧插补时的动态响应速度,从而达到圆弧插补的精度。

参数设置:
X轴:
P0.03=0
P0.25=1
P0.26=1
p1.03=17
P1.20=1
P2.10=30
Y轴:
P0.03=0
P0.25=1
P0.26=1
p1.03=17
P1.20=1
P2.10=30
Z轴:
P0.03=0
P0.25=1
P0.26=1
p1.03=17
P1.20=1
P2.10=30
五、注意事项
为了保证伺服驱动器能够可靠、稳定、正确的运行,现结合我司伺服的应用经验,总结了几条伺服应用的注意事项:
1.正确的接线:我司伺服标配编码器线和电机线,不过接线时一定要正确连接伺服驱动器与控制器之间的信号线,否则伺服不会正常运行
2.正确的设置伺服控制模式:由于每种机器应用都有所不同,所以正确的设置伺服控制模式是保证伺服正确运行的前提。
3.正确的设置电子齿轮比:请按照控制程序所设定的电子齿轮比设置伺服,另外我司伺服不要在伺服使能的情况下设置电子齿轮比。
确保电机良好的接地,驱动器与设备机壳连接。一方面避免干扰,另一方面避免
漏电。
4.信号线尽量选择屏蔽双绞线,屏蔽层一般接到端子外壳
5.为注意雕铣机高速主轴变频器干扰问题。避免编码器信号和控制信号受到干扰,编码器线、信号线不要与电机线、电源线绑扎在一起或者通过一个线槽, 尽量保持一定的距离
6.驱动器安装环境要求,由于雕刻机在工作中会产生很多毛削,应注意驱动器安装的环境,防止加工毛削损坏驱动器内部电路。

六、总结
通过上述过程,我们达到工艺要求:加工一个圆形切片的精度在5个丝(1丝=10um )之内 。通过改进陷波滤波器,抑制机械共振,将刚度调了上去,结果加工精度在4个丝之内,最好时在2个丝之内,与松下加工出来的切片基本一致。有的切片客户甚至说比松下加工出来的效果要好。


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