台达ASD-B伺服系统在雕刻机上的应用 |
1 引言
近年来，随着国家经济持续发展，五金、广告制品等行业对高速雕刻机的需求与日俱增，经济发达的华东地区市场伺服的需求达到几千台。数控高速雕刻机设备是伺服驱动技术产品的适用领域。数控雕刻机需要使用三台伺服电机分别控制X，Y，Z三轴做高速进给，根据工作台以及加工件体积和及重量等级不同，所选伺服电机的功率范围一般在200W至1KW之间。数控雕刻机加工的样品参见图1。
图1数控雕刻机加工样品
2 客户背景
本项目选用台达ASD-B伺服驱动技术的客户是国内雕刻机行业的龙头企业。该客户作为国际知名企业，高速雕刻机对伺服的性能要求十分严格。客户在此之前一直选用发达国家品牌的伺服系统，但由于进口品牌价格很高，性价比不是很理想，给生产成本加重了负担，因此一直在寻找符合标准的国内品牌。而当该客户首次试用台达ASD-B伺服的产品时，发现台达ASD-B伺服在技术含量和产品品质方面已完全达到国际一流水平，但价格却十分实惠，性价比非常之高。采用台达ASD-B伺服的雕刻机，加工出来的产品其表面光洁度等精密加工质量甚至超过同类进口品牌。小型模具雕刻机参见图2。
图2小型模具雕刻机
3 系统设计
3.1雕刻机系统架构
（1）数控系统：采用客户己研制开发的数控系统。
（2）主轴系统：采用一体式的电主轴，由台达VFD-M系列变频器驱动。
（3）进给驱动系统：滚珠丝杆+弹性连轴器+线性导轨+台达ASD-B系列伺服驱动系统。
3.2机械特性和伺服性能分析
雕刻机的非移动部分刚性要求尽可能地好，而移动部分的刚性则要以灵活为前题，要设计得尽可能地轻巧一些，同时保持一定的刚性。机械设计通常采用超宽的立柱和横梁，因为龙门式的结构有极好的对称性和极佳的刚性，它是高速切削设备的首选结构。而对于移动部分有与数控铣显著的不同之处是加宽了很多导轨与导轨之间的距离，以克服不良力矩的问题。
对于伺服性能的要求则是主要是针对伺服电机的转子惯量有严格的要求，以保证伺服系统有很高的响应频率。在惯量满足的条件下，同时要求伺服系统有良好的低速特性和极高的速度应答性。
3.3 ASD-B系列伺服系统应用简介
（1）ASD-B伺服系统的特点
ASD-B是以PM型交流伺服马达为对象的交流伺服控制系统（图3）。ASD-B控制回路采用高速数字信号处理器（DSP），高速度精度的完成各种运动控制。可以实现位置、速度、扭矩以及混合等多种运动控制模式。ASD-B提供PI/PDFF控制架构，具有自动增益调整方式以及马达自动侦测等较全面的运动控制系统功能。
图3 ASD-B交流伺服控制系统
（2）基于ASD-B的雕刻伺服控制设计
伺服相关参数设置参见表1。台达ASD-B伺服系统调试画面参见图4。
表1 伺服相关参数设置
参数 X轴 Y轴 Z轴
P1-37 30 48 8
P1-01 102 102 102
P1-00 0 0 0
P2-00 78 78 157
P2-02 50 50 50
P2-04 1821 1821 1131
P2-06 50 50 100
P2-25 33 33 16
P2-26 50 50 100
P2-23 1000 340 1000
P2-24 0 8 0
图4 台达ASD-B伺服系统调试画面
4结束结
台达ASD-B系列伺服系统在雕刻机行龙头企业中应用对于国产机电自动化系统技术在该行业形成突破有重大意义。项目对国产品牌伺服系统在数控雕刻机领域的高端应用推广起到十分积极的作用。
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