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加工中心伺服系統(tǒng)裝置的選擇


日期：2010年01月17　來源：沈陽第一機(jī)床廠　關(guān)鍵字：加工中心
    1．伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)
    伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是CNC裝置和機(jī)床的聯(lián)系環(huán)節(jié)。主要由伺服電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、位置檢測(cè)與反饋裝置等組成。伺服電動(dòng)機(jī)是系統(tǒng)的執(zhí)行元件，加工中心驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)則是伺服電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源。搖臂鉆床CNC裝置發(fā)出控制指令與位置反饋信號(hào)比較后作為移動(dòng)指令，再經(jīng)過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率放大后，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過機(jī)械傳動(dòng)裝置后拖動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，完成程序所規(guī)定的操作。        MAH0600臥式加工中心集中了傳統(tǒng)的自動(dòng)機(jī)床、精密機(jī)床和萬能機(jī)床三者的優(yōu)點(diǎn)，將高效率、高精度和高柔性集中于一體。而數(shù)控技術(shù)水平的提高首先依賴于進(jìn)給和主軸驅(qū)動(dòng)特性的改善以及功能的擴(kuò)大。因此，加工中心對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置控制、速度控制、伺服電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)等方面都有很高的要求。具體要求如下：
    (1)可逆運(yùn)行。可逆運(yùn)行要求能靈活地正反向運(yùn)行。在加工過程中，搖臂鉆床機(jī)床工作臺(tái)處于隨機(jī)狀態(tài)，根據(jù)加工軌跡的要求，隨時(shí)都可以實(shí)現(xiàn)正向、反向運(yùn)動(dòng)，加工中心同時(shí)要求在方向變化時(shí)，不應(yīng)有反向間隙和運(yùn)動(dòng)的損失。
    (2)速度范圍寬。為了適應(yīng)不同的加工條件，例如加工零件的材料、尺寸、部位以及刀具的種類和冷卻方式等不同，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給速度需在很寬的范圍內(nèi)無級(jí)變化。這就要求伺服電動(dòng)機(jī)有很寬的調(diào)速范圍和優(yōu)異的調(diào)速特性。
    (3)具有足夠的傳動(dòng)剛度和速度穩(wěn)定性。要求伺服系統(tǒng)具有優(yōu)良的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)負(fù)載特性，即伺服系統(tǒng)在負(fù)載或切削條件發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)使進(jìn)給速度保持恒定。剛性良好的系統(tǒng)，搖臂鉆床負(fù)載力矩的變化對(duì)進(jìn)給速度的影響很小。
    (4)響應(yīng)快并無超調(diào)。為了保證輪廓切削形狀的精度和加工表面粗糙度，要求伺服系統(tǒng)除了有較高的定位精度外，還要有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快。
    (5)高精度。為了滿足數(shù)控加工的精度要求，加工中心關(guān)鍵是要保證數(shù)控機(jī)床的定位精度和進(jìn)給跟蹤精度。這也是伺服系統(tǒng)靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)是否優(yōu)良的具體表現(xiàn)。
    (6)低速大轉(zhuǎn)矩。數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)是在低速時(shí)進(jìn)行重切削，因此，要求伺服系統(tǒng)在低速時(shí)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)有大的轉(zhuǎn)矩輸出。
    2．伺服驅(qū)動(dòng)裝置的確定
    根據(jù)5．3．3小節(jié)數(shù)控系統(tǒng)的選型，將使用FANUC 0i--MB數(shù)控系統(tǒng)來改造原有的MAHOCNC432數(shù)控系統(tǒng)，并采用FANUC交流數(shù)字伺服單元和伺服電動(dòng)機(jī)來替換原有的直流伺服單元和伺服電動(dòng)機(jī)，采用FANUC交流數(shù)字主軸驅(qū)動(dòng)模塊和主軸電動(dòng)機(jī)來替換原有的直流伺服單元和直流主軸電動(dòng)機(jī)。
    (1)軸伺服放大器模塊選擇。加工中心x、Y軸伺服電動(dòng)機(jī)共用一個(gè)模塊，搖臂鉆床Z、B軸伺服電動(dòng)機(jī)共用一個(gè)模塊，主軸單獨(dú)用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。選擇伺服放大器(200V輸入系列)：X、Y雙軸放大器模塊為SVM2—80／100i；B、Z雙軸放大器模塊為SVM2—40／80i；主軸放大器模塊(200V輸入系列)為$PM一11i。
    (2)電源模塊的選擇。按照FANUC公司提供的選型依據(jù)進(jìn)行選擇，電源模塊額定輸出容量≥∑主軸電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作的額定輸出功率X0．6；[7．5X1．15+0．6  X(2X4．0+7．0+1．4)]kW：18。5kW。選電源模塊為PSM一26i，其額定輸出功率為26kW，峰值功率為66kW。根據(jù)以上特性及電動(dòng)機(jī)的型號(hào)，選擇采用FANUC交流數(shù)字伺服單元。
    3．位置檢測(cè)裝置的選擇
    由于本機(jī)床絲杠的安裝支承方式為一端固定一端自由，搖臂鉆床加工中心絲杠沒有預(yù)緊及冷卻裝置，如果采取半閉環(huán)的控制方式，絲杠剛度、溫度的變化以及傳動(dòng)鏈的間隙對(duì)機(jī)床的精度會(huì)產(chǎn)生很大的影響。因此，要采用位置檢測(cè)裝置，使機(jī)床構(gòu)成位置的閉環(huán)控制。精度的選擇是根據(jù)機(jī)床的定位精度要求，采用海德漢封閉式光柵尺替代原有菲利普光柵尺；選擇光柵的分辨率為lpm，長光柵的型號(hào)為LS476，圓光柵型號(hào)為ROD271。

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