东菱伺服应用案例数控磨床应用案例

东菱伺服在数控磨床上应用 东菱技术股份有限公司 殷连耀 摘要：本文基于对数控磨床工作原理等的分析，介绍了东菱EPS系列伺服系统在数控磨床中的应用，给出了伺服驱动器关键参数的设置。 1、 引言 近几年，随着中国成为世界工厂的趋势日益增强，国际国内对轴承这个最基础的机械支撑与运动元件需求与日俱增，海内外用户对轴承精度和使用寿命的要求也是越来越高。随着社会的发展和技术的进步，轴承等作为化的精密基础件，用户对其精度要求、噪音值要求和振动值要求都很高。以前，轴承磨床上应用的进级系统是步进电机、凸轮杠杆机构，其进给精度最高只能达到2um，有的甚至还达不到2um。这样的结构越来越不能适应用户的要求，而应用伺服系统后的轴承磨床进给精度很轻松就能达到0.5um，如果增加光栅定位机构，甚至可以达到0.05um。因此，在现行的轴承磨床上使用伺服系统是必要的。 2、数控磨床设备组成 数控磨床由程序编制及程序载体、输入装置、数控装置（CNC）、伺服驱动及位置检测、辅助控制装置、机床本体等几部分组成。数控磨床，机床本体由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。数控磨床根据机床型号的不同，需要1-2台伺服电机分别控制工件进给和磨头进给两个轴。 系统结构要求： 1.数控磨床控制系统：数控系统、PLC+触摸屏 2.主轴系统：变频器+变频电机 3.磨头进给系统：直线导轨+滚珠丝杆+弹性联轴器+东菱EPS交流伺服 4.磨削进给系统：直线导轨+滚珠丝杆+行星减速机+东菱EPS交流伺服 在数控磨床上常用的伺服系统主要采用直接联接方式：伺服电机一联轴器一滚珠丝杠。这种联接方式装配简单，调整方便，维修便利，适用于空问位置较小，定位精度要求较高的情况。下面简述一下直接联接式伺服系统的工作原理：伺服电机接收数控系统的指令脉冲，带动联轴器、滚珠丝杠旋转，因为联轴器同时联接了伺服电机和滚珠丝杠的轴端，且联轴器本身无任何问隙，所以伺服电机旋转1周，滚珠丝杠也同样旋转1周，而工作台拖板与丝杠螺母座是连接在一起的。因此，伺服电机旋转l周，工作台拖板在直线方向上运动的距离为滚珠丝杠的导程。 数控磨床外形图如图一所示： 图一 数控磨床外形图 3、 数控磨床工艺简介 数控磨床程序是自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的和格式，编制零件加工的数控程序。对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程（APT）或CAD/CAM设计。伺服驱动器接收数控系统指令，控制伺服电机完成一系列动作，同时伺服电机反馈信号给数控系统。 轴承磨床通常磨削的加工面为外圈内沟道和内圈外沟道，是轴承滚子的运动结合面。其尺寸精度的高低直接影响着轴承的运动性能和使用寿命。由于轴承磨削时是在1μm范围内进行微量进给，因此要求伺服有较高的低频特性、快速响应能力和精确往复定位性能。 4、东菱伺服参数设置 设定伺服控制方式、齿轮比等参数，然后进行往复运动测试，如果定位和速度精度达到要求，则调试完毕；如果未达到要求，则增大速度环路增益，此时如果出现电机停止时过冲或抖动，或者电机有响声，那么说明环路控制参数调的有些过强，再适当的减小比例或加大积分时间常数，直到位置和速度精度都达到要求，则说明位置环和速度环的比例和积分时间常数值为合适值。 江苏某数控磨床上，以下是东菱伺服控制系统的参数设置说明。 PA4=0（控制方式选择，0：位置控制）；   PA9=18（电机型号选择，不同电机此参数不一样。）；   PA11=3000（位置环增益，范围500——8000）； PA14=3000（速度环增益，范围500—8000）； PA15=5000（速度环积分时间常数，范围500—8000）； PA31=5(输入指令脉冲倍频分子)； PA32=1(输入指令脉冲倍频分母)； PA38=1000（电流环增益，范围500—8000）； 注：电子齿轮比=PA31/PA32==Ppulse / P 其中Ppulse ：电机每转脉冲数，指电机旋转一圈电机反馈元件反馈的的脉冲数（脉冲/圈）。如2500线的增量式编码器，其反馈到驱动器的脉冲数为2500×4=10000； P：指要使电机旋转一圈伺服所需接收的上位机指令脉冲数（脉冲/圈）； 5、调试注意事项 为了保证伺服驱动器能够可靠、稳定、正确的运行，在伺服系统的安装、调试以及使用过程中，应注意以下事项： 1）正确的接线：东菱伺服标配编码器线和电机动力线，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）根据实际运行效果正确匹配增益参数，另外东菱伺服不要在伺服使能的情况下或电机运行的情况下设置电子位置环和齿轮比参数。 4）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。 5）信号线尽量选择屏蔽双绞线，屏蔽层一般接到端子外壳； 6）注意干扰问题，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、结论 此数控磨床设备充分结合了东菱伺服EPS系列的响应快、定位精确、运行平稳等优点。经过客户的试用，加工出来的产品都符合客户要求，各项指标都达到要求，同时还提高了生产效率，使客户达到最大满意度。此设备向客户充分展示了东菱伺服的优势，同时也提高数控磨床设备在市场上的竞争力。