英威腾伺服系统在数控深孔钻上的应用

2014/12/24 15:11:38

  摘要:

  本文主要对英威腾SV-DB100系列伺服和GD300变频器在数控深孔加工行业的应用做一个介绍。

 关键词:深孔钻,伺服,高精度

一、引言

  在这个技术日新月异的时代,传统的机床加工设备已不能满足装备升级需要,对机床产业装备的升级是迫在眉睫的事情,目前我国已经是世界上最大的机床产业消费国和生产国。.

 1. 设备简介

  深孔加工是机械加工中的一种,比较传统的深孔加工设备,自动化的加工设备无论是在加工精度和加工效率方面有着明显的优势,尤其是细长孔的加工,经常会产生直径变大,出现锥形等现象,从而达不到加工质量的要求。因此在没有专用的深孔加工设备下,普通的深孔加工设备对于小型加工企业和个体加工户,而自动专用的深孔加工设备对与标准化批量化的加工尤为重要。这里我们主要介绍下英威腾电气各项电气传动产品在卧式深孔钻的应用。

  按主轴布置情况可分为 卧式深孔钻床、立式深孔钻床和三坐标式深孔钻床。

  

  2. 设备结构

  

二、电气控制方式介绍

       整个系统的控制器采用的是专用的深孔加工CNC作为主体控制器,控制伺服移栽机构的传动及异步伺服作为钻头驱动,压力执行原件动作,接受温度及压力传感器信号等。温度控制单元独立控制,压力控制单元独立控制。

  英威腾DB100系列伺服选取了TI公司最新型的DSP TMS320F28332作为控制大脑,它不但是32bit的,而且还具有浮点运算单元,可以充分保证伺服算法的运算精度需求。这相对于目前其他一些伺服厂家选取的TI公司的24系列的DSP具有明显的优势.

  

    电气传动系统控制简图1.2

三、调试的要点

 伺服轴:

  伺服轴使用英威腾DB100系列交流伺服系统,分别控制着X/Y/Z电机的高精度进给。其中Z轴是采用带抱闸的电机,对于3轴的运动要求是高速精准的定位,所以伺服的刚性是调的比较高的,通过驱动器自带的陷波器(高刚性下的共振抑制),速度PDFF算法(高速停止防抖动算法)等使各轴平台能够高速精准的定位。

  先确定上位控制器与伺服之间的脉冲比数关系,比如CNC发送2000/Pulse=伺服旋转一周,伺服旋转一周回授2000 Pulse给CNC/.

    参数设置为:P0.03=0 位置控制

                P0.25=5 齿轮比分子

                P0.26=1 齿轮比分母

               P0.23=2 正交脉冲输入

                P0.24=1 电机旋转方向取反

                P1.03=13 刚性

                P2.02=48 位置环增益

                P2.00=27 速度环增益

                P2.01=21 速度环积分

                P2.10=30 速度前馈 PDFF控制(改善高速定位震荡)

  在增益里,因为要对速度和位置等各个方面的应答做出调整,也就是说对于上位机所发出的指令,在具体哪个位置加以正确的应答。如果这个应答能力降低了的话,无论什么快速运转模式也将变得毫无意义。并且会出现动作迟缓,需要中断时不能及时停止工作。当需要在指定位置时往往会出现左右偏移等现象。 相反,如果应答能力过高,装置的共振点进行共振,将无法控制会对其发生震动的状态。此外,根据速度增益,把位置增益设定过大后,会出现震荡发散状态,将无法控制此状态,这点需要注意。总之,此应答能力过低,则操作时会产生延缓,如果过高,操作时会有震动产生。在过高和过低的范围内,如何正确的应对,找出一个相对合适的区间,来使应答即快又合拍,这就取决于对增益的调试。

       目前,为了实现高响应所产生的震动,设备的共振抑制陷波滤波器 、和根据状态对增益进行切换,缓和指令错误的FIR过滤器等种种功能 。

 主轴变频:

  主轴应用对变频功能要求比较简单,对与性能要求很高,主要体现在以下几个方面:

  1、优异低频转矩特性;

  2、优异速度控制精度,良好弱磁控制;

  3、转矩响应速度快,电流波动小;

  4、调试简单,支持参数静态自学习;

  5、良好的过载能力及环境适应能力,运行可靠性高;

  6、EMC性能优异,避免变频对外造成干扰;

  7、必须使用高性能开环矢量控制模式。

  要达到上述目的,必须采用高端变频器,同时要具备电源输入侧滤波设备。英威腾Goodrive300系列高性能矢量变频器,完全可以满足深孔钻机床主轴电机控制需求。

  主轴电机功率:5.5KW

  额定频率:16.7Hz

  客户要求电机70HZ弱磁运行时,转速波动小于1转/分,电流波动小于1A。

  根据现场实际情况,厂家选用英威腾电气股份有限公司生产的GD300 5.5kw变频器。

  

                        (图片为客户现场装机控制柜)

四、注意事项

  1. 注意电机与驱动器之间的功率匹配。

  2. 在多驱动安装时,注意驱动器之间安装距离,保持良好的散热性。

  3. 信号线缆和主电源或动力电缆分开布线防止干扰出现。

  4. 上电前先脱开电机与工作台的连轴器做空载运行检查。

  5. 运行前检查运行相关参数是否设置妥当,防止因为参数设置问题造成的飞车。

  6. 确保电机与驱动器之间连接电缆的牢固,防止因接触不良造成事故。

  7. 电机输入线路请根据实际情况选用直径匹配的电缆。

五、总结

      客户通过在改造机上使用INVT公司的成套动力产品,使机床的加工效率及加工精度都得到一个有效的提升,尤其是在做深孔加工时效果更加明显。

  

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