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Technology conter英威騰伺服系統在數控深孔鉆上的應用
2015-05-09 09:28:51
一、引言
在這個技術日新月異的時代，傳統的機床加工設備已不能滿足裝備升級需要，對機床產業裝備的升級是迫在眉睫的事情，目前我國已經是世界上最大的機床產業消費國和生產國，以下就深圳英威騰電氣股份有限公司的數字驅動產品在數控深孔加工行業的應用做一個介紹。
二、設備簡介
深孔加工是機械加工中的一種，比較傳統的深孔加工設備，自動化的加工設備無論是在加工精度和加工效率方面有著明顯的優勢，尤其是細長孔的加工，經常會產生直徑變大，出現錐形等現象，從而達不到加工質量的要求。因此在沒有專用的深孔加工設備下，普通的深孔加工設備對于小型加工企業和個體加工戶，而自動專用的深孔加工設備對與標準化批量化的加工尤為重要。是這里我們主要介紹下英威騰電氣（股票代碼：002334）各項電器傳動產品在臥式深孔鉆的應用。
按主軸布置情況可分為 臥式深孔鉆床、立式深孔鉆床和三坐標式深孔鉆床/
三、設備組成介紹
四、電氣控制方式介紹
整個系統的控制器采用的是專用的深孔加工CNC作為主體控制器，控制伺服移栽機構的傳動及異步伺服作為鉆頭驅動，壓力執行原件動作，接受溫度及壓力傳感器信號等。溫度控制單元獨立控制，壓力控制單元獨立控制。
英威騰伺服選取了TI公司最新型的DSP TMS320F28332作為控制大腦，它不但是32bit的，而且還具有浮點運算單元，可以充分保證伺服算法的運算精度需求。這相對于目前其他一些伺服廠家選取的TI公司的24系列的DSP具有明顯的優勢.
電氣傳動系統控制簡圖1.2
五、調試的要點
伺服軸(DB100)X/Y/Z分別控制著電機的高精度進給，其中Z軸是采用帶抱閘的電機，對于3軸的運動要求是高速精準的定位，所以伺服的剛性是調的比較高的，通過驅動器自帶的陷波器（高剛性下的共振抑制），速度PDFF算法（高速停止防抖動算法）等使各軸平臺能夠高速精準的定位。
先確定上位控制器與伺服之間的脈沖比數關系，比如CNC發送2000/Pulse=伺服旋轉一周，伺服旋轉一周回授2000 Pulse給CNC/.
參數設置為：Pa01=0 位置控制
Pa04=5 齒輪比分子
Pa05=1 齒輪比分母
Pa06=2 正交脈沖輸入
Pc04=1 電機旋轉方向取反
Pb01=5600 位置環增益
Pb04=3800 速度環增益
Pb05=60 速度環積分
Pb09=30 速度前饋 PDFF控制（改善高速定位震蕩）
Pc55=10000 編碼器脈沖分頻分子
Pc56=2000 編碼器脈沖分頻分母
在增益里，因為要對速度和位置等各個方面的應答做出調整，也就是說對于上位機所發出的指令，在具體哪個位置加以正確的應答。如果這個應答能力降低了的話，無論什么快速運轉模式也將變得毫無意義。并且會出現動作遲緩，需要中斷時不能及時停止工作。當需要在指定位置時往往會出現左右偏移等現象。 相反，如果應答能力過高，裝置的共振點進行共振，將無法控制會對其發生震動的狀態。此外，根據速度增益，把位置增益設定過大后，會出現震蕩發散狀態，將無法控制此狀態，這點需要注意。總之，此應答能力過低，則操作時會產生延緩，如果過高，操作時會有震動產生。在過高和過低的范圍內，如何正確的應對，找出一個相對合適的區間，來使應答即快又合拍，這就取決于對增益的調試。
目前，為了實現高響應所產生的震動，設備的共振抑制陷波濾波器 、和根據狀態對增益進行切換，緩和指令錯誤的FIR過濾器等種種功能 。
主軸變頻：
主軸應用對變頻功能要求比較簡單，對與性能要求很高，主要體現在以下幾個方面：
1、優異低頻轉矩特性；
2、優異速度控制精度，良好弱磁控制；
3、轉矩響應速度快，電流波動小；
4、調試簡單，支持參數靜態自學習；
5、良好的過載能力及環境適應能力，運行可靠性高；
6、EMC性能優異，避免變頻對外造成干擾；
7、必須使用高性能開環矢量控制模式。
要達到上述目的，必須采用高端變頻器，同時要具備電源輸入側濾波設備。英威騰電氣股份有限公司研發生產的Goodrive300系列高性能矢量變頻器，完全可以滿足深孔鉆機床主軸電機控制需求。
主軸電機功率：5.5KW
額定頻率：16.7Hz
客戶要求電機70HZ弱磁運行時，轉速波動小于1轉/分，電流波動小于1A。
根據現場實際情況，廠家選用英威騰電氣股份有限公司生產的GD300 5.5kw變頻器
（圖片為客戶現場裝機控制柜）
六、注意事項
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注意電機與驅動器之間的功率匹配。
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在多驅動安裝時，注意驅動器之間安裝距離，保持良好的散熱性。
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信號線纜和主電源或動力電纜分開布線防止干擾出現。
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上電前先脫開電機與工作臺的連軸器做空載運行檢查。
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運行前檢查運行相關參數是否設置妥當，防止因為參數設置問題造成的飛車。
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確保電機與驅動器之間連接電纜的牢固，防止因接觸不良造成事故。
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電機輸入線路請根據實際情況選用直徑匹配的電纜。
七、總結
客戶通過在改造機上使用invt公司的成套動力產品，使機床的加工效率及加工精度都得到一個有效的提升，尤其是在做深孔加工時效果更加明顯。
八、參考資料
1. DB100說明書
