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加工中心伺服系統裝置的選擇

日期：2010年01月17　來源：沈陽第一機床廠　關鍵字：加工中心
    1．伺服系統的特點
    伺服驅動系統是CNC裝置和機床的聯系環節。主要由伺服電動機、驅動控制系統、位置檢測與反饋裝置等組成。伺服電動機是系統的執行元件，加工中心驅動控制系統則是伺服電動機的動力源。搖臂鉆床CNC裝置發出控制指令與位置反饋信號比較后作為移動指令，再經過驅動系統的功率放大后，驅動電動機運轉，通過機械傳動裝置后拖動工作臺運動，完成程序所規定的操作。        MAH0600臥式加工中心集中了傳統的自動機床、精密機床和萬能機床三者的優點，將高效率、高精度和高柔性集中于一體。而數控技術水平的提高首先依賴于進給和主軸驅動特性的改善以及功能的擴大。因此，加工中心對進給伺服系統的位置控制、速度控制、伺服電動機、機械傳動等方面都有很高的要求。具體要求如下：
    (1)可逆運行。可逆運行要求能靈活地正反向運行。在加工過程中，搖臂鉆床機床工作臺處于隨機狀態，根據加工軌跡的要求，隨時都可以實現正向、反向運動，加工中心同時要求在方向變化時，不應有反向間隙和運動的損失。
    (2)速度范圍寬。為了適應不同的加工條件，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，數控機床的進給速度需在很寬的范圍內無級變化。這就要求伺服電動機有很寬的調速范圍和優異的調速特性。
    (3)具有足夠的傳動剛度和速度穩定性。要求伺服系統具有優良的靜態與動態負載特性，即伺服系統在負載或切削條件發生變化時，應使進給速度保持恒定。剛性良好的系統，搖臂鉆床負載力矩的變化對進給速度的影響很小。
    (4)響應快并無超調。為了保證輪廓切削形狀的精度和加工表面粗糙度，要求伺服系統除了有較高的定位精度外，還要有良好的快速響應特性，即要求跟蹤指令信號的響應要快。
    (5)高精度。為了滿足數控加工的精度要求，加工中心關鍵是要保證數控機床的定位精度和進給跟蹤精度。這也是伺服系統靜態特性與動態特性指標是否優良的具體表現。
    (6)低速大轉矩。數控機床的加工特點是在低速時進行重切削，因此，要求伺服系統在低速時進給驅動有大的轉矩輸出。
    2．伺服驅動裝置的確定
    根據5．3．3小節數控系統的選型，將使用FANUC 0i--MB數控系統來改造原有的MAHOCNC432數控系統，并采用FANUC交流數字伺服單元和伺服電動機來替換原有的直流伺服單元和伺服電動機，采用FANUC交流數字主軸驅動模塊和主軸電動機來替換原有的直流伺服單元和直流主軸電動機。
    (1)軸伺服放大器模塊選擇。加工中心x、Y軸伺服電動機共用一個模塊，搖臂鉆床Z、B軸伺服電動機共用一個模塊，主軸單獨用一個驅動器。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進行選擇，電源模塊額定輸出容量≥∑主軸電動機連續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。根據以上特性及電動機的型號，選擇采用FANUC交流數字伺服單元。
    3．位置檢測裝置的選擇
    由于本機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緊及冷卻裝置，如果采取半閉環的控制方式，絲杠剛度、溫度的變化以及傳動鏈的間隙對機床的精度會產生很大的影響。因此，要采用位置檢測裝置，使機床構成位置的閉環控制。精度的選擇是根據機床的定位精度要求，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，長光柵的型號為LS476，圓光柵型號為ROD271。

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