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    首頁解決方案橡塑機械 橡塑機械
    英威騰伺服系統在高精度磨床上的應用

    發布時間:2017-12-20點擊量:

    摘要:隨著電液伺服技術的發展和行業應用的拓展,伺服技術磨床越來越普及。機械加工行業伺服磨床應用提高了磨床的磨削精度和節能的效果。以伺服磨床無級調速,軟啟動,恒轉矩輸出極大滿足了機械加工設備對恒速度/恒轉矩磨床要求。

    關鍵字:高精度磨床,伺服無極變速,三對極旋轉編碼器
    1.引言
    標準機械加工所使用磨床,砂輪電動機均按傳統啟動電路運行。電動機啟動后按照額定轉速運轉,由于電網電壓有一定磨床波動,砂輪工件磨床磨擦負載不斷磨床變化,都會影響電動機磨床轉速誤差。
    砂輪電動機起動電路一般只有一種加工速度,難以適應不同工件大小磨床要求不同磨床加工相對線速度,以至于所加工工件磨床加工精密度很難保證。因此從提高加工質量加工效率,節約能源等方面考慮,將伺服技術應用于磨床,可以收到滿意磨床效果。
    機械加工行業磨床所加工磨床產品種類繁多,工件大小尺寸不同,要求加工精度各異。相對磨床要求砂輪轉速于主軸磨床線速度不同,單純磨床調整主軸磨床轉速來滿足工件磨床加工線速度很難調整到理想狀態。又由于軸桿類加工過程所產生磨床應力彎曲,磨削過程會產生砂輪進給磨床力矩不同,這樣就帶來砂輪輸出轉速/力矩不同磨床變化,相應磨床會產生振刀紋/燒糊紋等,磨削精度很難保證,由此造成生產效率低,精品率低等。
    機械加工行業伺服磨床應用提高了磨床的磨削精度和節能的效果。其中,以伺服磨床無級調速,軟啟動,恒轉矩輸出極大滿足了機械加工設備對恒速度/恒轉矩磨床要求。
    2.設備系統介紹
    磨床主要由床身、工作臺、砂輪架等部件組成。
       隨著高精度、高硬度機械零件數量的增加,以及精密鑄造和精密鍛造工藝的發展,磨床 的性能、品種和產量都在不斷的提高和增長。
    外圓磨床:是普通型的基型系列,主要用于磨削圓柱形和圓錐形外表面的磨床。主要部件除床身、工作臺、砂輪架之外,還有頭架、尾座。

    伺服系統在磨床上的應用,主要是指在磨床的運動源的應用,就是給執行件提供動力和運動的裝置。

    3.負載運動特點
    磨床常用的機械傳動有帶傳動、螺旋傳動和齒輪傳動等。傳動裝置需完成變速、變向和改變運動形式等任務,以使執行件獲得所需的運動速度、運動方向和運動形式。
    而伺服系統在磨床上的使用就直接避免了二次傳動的過程,通過伺服電機直接帶動砂輪獲取之前通過傳動所能完成的所有功能。
    磨床加工過程中的負載較為簡單,系統負載與磨削進刀量變化成正比關系。加工分幾步完成,初期會進行進刀量稍大的粗磨削成型,然后按需求再進行5~10絲進刀的細致加工,使工件表面震紋及光潔度達標。伺服系統的閉環速度反饋保證了速度的平穩,并能穩定進行功率輸出。


    4.控制要求
    砂輪外圓表面上任一磨粒在單位時間內所經過的磨削路程,稱為砂輪的圓周速度,用v。表示。此速度也即磨削主運動速度。
    v。的單位為m/s,按下式計算

    式中 D?!拜喼睆剑╩m);
    n?!拜嗈D速(r/min);
    v?!拜喌膱A周速度(m/s)。
    砂輪圓周速度表示砂輪磨粒的磨削速度,又稱磨削速度。
    外圓磨削和平面磨削的磨削速度一般在30~35m/s左右。
    砂輪圓周速度對磨削質量和生產率有直接的影響。當砂輪直徑變小時,會出現磨削質量下降的現象,就是由于砂輪圓周速度下降的緣故。
    使用伺服系統能很好的避免以上情況,當砂輪直徑變小時,可以通過伺服無極變速及穩定的恒功率輸出,來提升給定速度并保證磨削質量。
    5.硬件配置
    在磨床伺服電機的使用上,一般使用采用防油,防抖動,防塵的旋轉編碼器,耐惡劣境。但普通旋轉編碼器都是一對極,在進行速度采樣的過程中,對于速度變化的反饋無法達到高精度磨床工藝的速度要求。所以在嘗試多種方式后,明確了在磨床上使用三對極旋轉編碼器的,這樣就能更迅速的對電機速度變化進行實時反映,將速度波動控制在更好的范圍內。

    6.電氣連接
    對于磨床加工來說,速度穩定是決定產品質量的一個重要標準,所以伺服系統從磨床上位機接受主要是一路速度給定信號。將報警輸出,故障復位,驅動器使能這記錄控制反饋信號交還給上位機。


    7.保護功能
    對于伺服系統在磨床上的應用主要可通過以下的幾組驅動器保護功能來實現對于系統的保護

    代碼

    保護內容

    含義

    代碼

    保護內容

    含義

    Err01

    IPM故障

    功率模塊瞬時通過短路電流

    Err02

    過載

    輸出電流超過驅動器允許的工作電流

    Err03

    直流過壓

    主電路DC 電壓異常高

    Err04

    直流欠壓

    電機通電運行時,主電路DC 電壓下降到保護值下

    Err05

    正向過速

    伺服電機的正向轉速異常高

    Err06

    模塊過溫

    伺服驅動器的散熱片過熱

    Err07

    電機過溫

    伺服電機繞組過熱

    Err08

    軟件故障

    伺服驅動器軟件運行異常

    Err09

    CAN故障

    調試中用,用戶程序沒有此報警

    Err10

    環境過溫

    驅動器內空氣溫度過熱

    Err11

    自檢故障

    驅動器內部硬件異常

    Err12

    任務重入

    軟件程序調用出錯

    Err15

    壓力傳感器故障

    壓力傳感器接線錯或本身損壞

    Err14

    反向過速

    工藝控制模式時,電機反轉過速

    Err17

    交流過壓

    輸入交流電壓過高

    Err18

    EEPROM 故障

    伺服單元EEPROM 數據異常

    Err19

    使能欠壓

    電機開始通電時,主電路DC電壓過低

    Err20

    交流欠壓

    輸入交流電壓過低

    Err23

    整流單元故障

    交流電壓與直流電壓檢測值不匹配

    Err24

    上電超時

    上電繼電器吸合超時

    Err25

    485通訊故障

    工藝指令模式為485連續時,485通訊異常驅動器報此故障

    8.調試要點
    在正常連線調試過程中,按正常的調試步驟(上電>使能禁止>電機選擇>旋變初始角測試>點動電機>速度標定>使能開啟>運行)。后續調試中一切以速度為重心進行微調,在電機旋變改成3對極旋變后,配合英威騰驅動器,可將轉速偏差控制在正負2 rpm。

    9.產品特點介紹
    英威騰伺服系統的優勢
    一.產品性能優勢
    1.英威騰MH500伺服驅動器為塑機專用伺服驅動器,過載系數達2.5~3倍;比起市場上用變頻器改造而來的所謂的伺服(矢量變頻器)1.5倍的過載系數,英威騰產品有著專業伺服得天獨厚的優勢;

    2.速度響應時間30MS
    二.按汽車產品的管控流程控制產品質量
    1.全面的高低溫工況的試驗
    2.嚴格的震動環境試驗
    3.ISO90001/TS16949的供應鏈管理流程,和生產過程控制
    4.對電機和伺服驅動器進行嚴格的出廠老化測試,消除電子元器件的早期失效
    5.英威騰伺服產品通過滿足歐洲電磁兼容標準CE認證
    6.驅動器兩年的質量保證期,讓客戶無憂收回投資成本(節能/高效)
    三.先進的電機控制算法和注塑應用控制策略
    1.現代電機正弦矢量控制算法,實現對電機的完美力矩控制:
    2.整個系統的效率更高(系統效率大于90%);
    3.速度閉環控制,保證了工藝過程對速度的要求;
    結束語:
    英威騰MH500伺服技術在高精度磨床上的應用,不但完全實現了原有磨床技術所能達到的標準,還減少了傳統磨床應用中傳動部分的使用,是未來磨床發展中不可忽視的一個趨勢

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