台达伺服系统在金切机床进给系统上的应用

《台达伺服系统在金切机床进给系统上的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、台达伺服系统在金切机床进给系统上应用分析伺服数控产品处：戴亮一摘要随着模具及五金等行业技术与市场的发展，对数控金切机床需求越来越大，相效普通机床,数控机床从加工效率，精度，稳定性等各方面都有非常高的要求•进給系統性能好坏直接決定了整台机床的加工性能•而伺服电机作为进给系統的驱动部分，更是灵魂所在.关健词：进给系统.整定时间.惯量匹配.刚性.跟随误差.快速响应.二.进给系统组成.进给系统对一台数控机床而言，其主要任务是将滑动件（工作台或主轴头、立柱等）沿着导轨，依指令速率平稳的运动，其中除了考虑机械传动元件的设计外,还牵涉到数控系统控

2、制进给功能及精度问题，伺服定位控制问题。所以说，本质上进给系统实为一机电整合系统.（使加工件或刀具能依既定的速度、位置、做高精度的移动）1)Powerconnectopnofmotor2)Connectionofmotorencoder（图一:进给系统简易架构）完整机床进给系统，一般是由上位控制命令部分（数控系統），驱动部分（伺服驱动器及电机）、检测部件以及机械传动机构四大部分组成（图二）。按照伺服进给系统的结构特点，它通常又分为三种基本结构类型:开环、闭环、半闭环.出于半闭环结构环路中非线性因索少，容易整定，稳定性较好，且能较方便

3、地通过补偿来提高位置控制精度，电气控制部分与执行机械相对独立，系统通用性强•所以在金切机床中应用得最为广泛•金切机床进给系统半闭环结构一个很大的特点是检测装置装在电机端（一般使用交流伺服电机自带的光学编码器作为检测装置）.（图二）三•进给系统设计进给系统在设计与使用前，必需有几项基本的考虑：1.进给系统要有变速功能，以便改变进给速率.2.进给系统需要有变向功能，以便改变进给方向.3.进给系统一般需要有旋转运动变换为肓线运动的设计.4.进给系统应有冋馈元件的设计，以便滑（移）动件能准确定位（一般使用伺服自带光学编码器）5•考虑惯量匹配

4、问题.衡量机械系统的动态特性时，惯量越小，系统的动态特性反应越好；惯量越大，电机的负载也就越人，越难控制，但机械系统的惯量需和电机惯量相匹配才行。不同的机构，对惯量匹配原则有不同的选择，且有不同的作用表现。金切机床通过伺服电机作高速切削时，当负载惯量增加时，会发生：1•当数控系統控制指令改变时，电机需花费较多时间才能达到新指令的速度要求；2•当机台沿二轴执行弧式曲线快速切削时，会发生较大误差.1・一般伺服电机通常状况卞，当JLW3JM,则上面的问题不会发生。2.当JLM5XJM,电机的可控性会明显下降，在高速曲线切削吋表现突出（台达

5、伺服引入了强健控制，能容忍很大的惯量变化，对惯量比的要求大大降低！）还有一点菲常重要•需要根据金切机床应用场合来设计进给系统.数控机床价值取决于『用在那里？』不在于『具备什么样的性能条件』模具加工機（硬材切削.鏡面切削）1.3D曲面加工2.大型扳金模加工3・硬化鋼材加工4•微細加工五軸複合曲面加工機•車銃浚合加工機（複合加工,多釉變種變量加工）1・三維複雜工件2.滅少製程步驟3.葉片加工航空結構加工汽車零組件加工3C產業加工輕介金加工攪.3C零件代工域產化加工渕（輕切削加工）1•鋁錢合金加工2•硬脆材料加工3.微细零件加工4.去毛邊

6、加工模具加工三維零件加工高速切削應用領域大型能門加工機（高材料去除率〉1•蜂巢結構件加工2.簿樂加工3.難切削合金加工鬲速臥成綜合加工機（昴產速度與靠度）1•全時加工2•押性聯製生產線（FTL}3•變極變St生產線（Agile）4.非娥金屬加工（图三）数控金切机床对伺服进给系统的设计要求可归纳为（表一）:（表一）进给系统性能基本要求性能要求性能定义具体内容稳定性为进给系统能够止常工作的基木条件，•即系统在自动状态或外界干扰下，系统的输出在经过多次震荡下仍能迅速稳定相对稳定性绝对稳定性精度进给系统的精度是指输出值相对于输入值的精确程度

7、动态误差静态误丼快速响应性指系统对输入讯号的响应速度及暂态过程结束的迅速程度系统响应时间.传动装置的加速能力.宽调速范围额定负载时进给系统能提供的最高转速与最低转速之比伺服电机调速比机械变速装置根据运动方式的不同，进给系统各性能的影响乂有所区别.见表二.（衣二）金切机床运动方式及需求动方式项目点对点直线轮廓特点移动中不加工以定速边移动，边加工及定位可同时移动，加工，变速及定位响应时间•般要求小于100ms影响不大一般要求小于60ms定位精度一般要求小于0.01mm一般要求小于0.01mm—般要求小于0.01mm运动平稳性影响不大影响

8、加工面表面精度，非常重要高速进给吋特别重要四•进给系统刚性的影响.进给系统的刚性是指受到负载时,进给系统抵抗变形的能力.进给系统刚性可以区分为机械系统的机械（结构）刚性和伺服系統的伺服刚性。（表三）机械及伺服系统刚性机械系统刚性1.进