數控（kòng）車床進給伺服驅動係統選型與改造-螺（luó）紋加工機床網-數控機床市場網

您現在的位置：螺紋加工機（jī）床網（wǎng）> 加工與維修>數控車床進給伺服驅動係統選型（xíng）與改造

數控車床進（jìn）給伺服驅動係統選（xuǎn）型（xíng）與改造

2022-5-6 來（lái）源（yuán）：榆（yú）林職業技術學院（yuàn）林學院作者：王（wáng）海

摘要：某中職學校一台ＣＫ－６１４０數控車床伺服係（xì）統電氣元（yuán）器件開始老化、性能變差、控製（zhì）技術已（yǐ）經落後，經常出現死機（jī）等故障，從而造成加工工件報廢。因此，對該車床伺（sì）服係統進行改造升級，以還（hái）原車床功（gōng）能，滿（mǎn）足工（gōng）件加工要求。

關鍵（jiàn）詞：數控（kòng）車床；伺服係統；改造

０、引言

隨著機加工行業的蓬勃發展，許多老舊數控機床長期工作導致性能變差，控製技（jì）術（shù）落後，有的甚至不能工作（zuò）。通過對數控車（chē）床的（de）改造，可以用較少的投（tóu）入、較短的周期改善機床的（de）使用性能和功能，同時節約設備的購置費（fèi）。因此，本文著重介紹數控車床進給伺服驅動係統的選型與改造（zào），對今後機床的伺服係統改造有著積極的意義。

１、進給伺服（fú）驅動的（de）性能要求

數（shù）控車床的進給伺服係統是（shì）數控裝置與車床執行部件的樞紐，數控車床（chuáng）性能的好壞在很大程度上是由（yóu）進給伺服裝置性能決定的，所以，進給驅動係統性能的（de）開發和研究是本次數控車床改造的關鍵技術之一（yī）。

進給伺服係統是通過編程指令或機床操作而生（shēng）成脈衝指令，經過一係列處理反饋，最後實現數控車床刀（dāo）具位置和運（yùn）動速度的控製係統。它一般由位（wèi）置控製、速度控製、伺服電動（dòng）機、檢測裝置（zhì）和機械傳動機構組成，係統的組成如圖１所示。

圖１進給伺服係統的組成

進給驅動係統性能的高（gāo）低（dī）決定著數控車床質（zhì）量的好壞，所以，數控車床對進給伺服（fú）係統各（gè）部件都有很高（gāo）的要求，具體有以下幾點：①調速範圍寬；②輸出位（wèi）置（zhì）度高；③穩定性好；④動態響（xiǎng）應快；⑤負載特性要硬；⑥響應速度快且無超（chāo）調；⑦高性能電（diàn）動機；⑧伺服係統

的可靠性高，使用方便，維修購買成本低。

２、進給（gěi）伺服係統的分類以及選擇

數控車床的控製形式有開環控製和（hé）閉環控（kòng）製兩種，閉環（huán）控製又分為半閉環和全閉（bì）環（huán）控製。

（１）開環控製伺服係（xì）統：該控（kòng）製係統沒有檢測（cè）反（fǎn）饋裝置，驅動元件大（dà）部分選用步進電動機，被廣泛應用（yòng）於精度要求不高（gāo）的經濟型數控機床中，如圖２所示。

圖２開環控製（zhì）伺服係統框圖

（２）半閉環控製（zhì）伺服係統：檢（jiǎn）測反饋裝置（zhì）裝到伺服電動機的非輸（shū）出軸端（duān）上，調試方便（biàn），可以獲得比較穩定的控製特性，如圖３所示。

圖３半閉環控製伺服係統（tǒng）框圖

（３）全（quán）閉環控製伺服係統：位置檢測裝置被裝在車床工作台上，調試時（shí），其係統穩定（dìng）狀態很難達到，如圖４所示。

圖４全閉環控製係統框（kuàng）圖

通過分析上述各（gè）進給驅動係統的特點，為（wéi）了提高進給驅動係統的性能（néng）以滿足對車床加工（gōng）精度的要求，本次數控車床改造選擇半閉環控製伺（sì）服係統。

３、ＣＫ－６１４０進給伺服驅動（dòng）係統的改造設計

３．１數（shù）控車（chē）床進給驅動係統的（de）現狀

３．２確定進給伺（sì）服係統的改造方案

３．２．１進給驅動裝置的選擇

進給伺服驅（qū）動裝置的（de）選擇與數控裝（zhuāng）置的選擇是密不可分的，所以選擇進給伺服驅動裝置必須參考已選擇的數控裝置。進給伺服驅動裝置的選擇需要考慮（lǜ）各動軸的（de）進給（gěi）速度、工件的加工精度、加工範圍、傳動方式等。目前大部分數控係統生產廠家都提供與自家生產的數控係統相匹配（pèi）的進給伺服驅動係統，所（suǒ）以，數控係統選擇完畢後，進給驅動裝置也基本確定了。

選擇進給驅動裝置（zhì）除了考慮上麵（miàn）因素外，還應考慮以下（xià）幾方麵：

（１）經濟性：所選的驅動裝置性價比要高（gāo）。

（２）穩定性：能保證（zhèng）無故障時間比較長。

（３）可靠性：選擇的進給驅動裝置安全性一定（dìng）要有保障。

（４）可操作性：驅動裝置易於操作，便於維護。由（yóu）於原車床的Ｘ、Ｚ軸的電動機和Ｘ軸的驅動器都已經不能工作，Ｚ軸的驅動（dòng）器運（yùn）行又不穩定，同時原車（chē）床係統是廣州數控係統，考慮到性能的匹配，選用（yòng）了廣州數控設備（bèi）有限公司的進給伺服電（diàn）動（dòng）機以及（jí）進給伺服驅（qū）動器。

３．２．２伺服（fú）電動機的選擇計算

（２）伺服電（diàn）機額（é）定轉矩的選擇。改造（zào）之前，Ｘ軸電（diàn）動機的額定轉矩為５Ｎ·ｍ，Ｚ軸電動機的額定轉（zhuǎn）矩（jǔ）為７．７Ｎ·ｍ，本次改造，Ｘ軸和Ｚ軸的電動機額定轉矩不能小於原電動機（jī）的額（é）定（dìng）轉矩。所以，本次改造Ｘ軸選擇（zé）額定轉矩≥５Ｎ·ｍ的伺服電動機，Ｚ軸選擇額定轉矩≥７．７Ｎ·ｍ的伺服電動機。

根據上麵對伺服（fú）電機額定轉速、額定轉矩和伺服電動機轉動慣量的選擇，再根據ＣＫ－６１４０數控（kòng）車床的技術參數，最終Ｘ軸和Ｚ軸分別選（xuǎn）用廣州數控設備有限公司的１３０ＳＪＴ－Ｍ０６０Ｄ和１３０ＳＪＴ－Ｍ１００Ｄ型伺服電機。所選電機參數見表１。

表１電機參（cān）數（shù）表

３．２．３伺服驅動器的選擇

伺服驅動（dòng）單元是控製伺服電（diàn）機高精度定位係統（tǒng）的一種設備。當Ｘ軸（zhóu）和Ｚ軸的電動機選取好後，我（wǒ）們（men）根據進給驅動器和電動機的相關要求來選擇伺服驅（qū）動器。伺服驅動（dòng）器的選擇必須要與伺服電動（dòng）機相匹配，即以過載倍數作為參考值，電流匹配為原則。為了能使伺服放大器和所選伺服電動機完全匹（pǐ）配，必須要滿足下列幾點要求：

如果（guǒ）伺服進給係統要求轉動慣量和動態時間響應（yīng）都很高時，那麽過（guò）載倍數Ｋ也選擇一個較大（dà）值。一（yī）般盡（jìn）可能選（xuǎn）擇（zé）過載倍數≥２，這樣伺服（fú）進給係統的性能比較好。根據上麵（miàn）條件和《ＤＡ９８Ａ交流伺服驅動（dòng）單元使（shǐ）用手冊》，Ｘ軸和Ｚ軸伺服驅動單元都可以選（xuǎn）配ＤＡ９８Ａ－３０＊驅動器。

３．２．４工（gōng）作電源

為了降低電源、電磁場幹擾對伺（sì）服驅動器的（de）影響，我們（men）可以運用隔離變壓器給伺服（fú）驅動器供電。而隔離變壓器的選擇，應根據驅動係統（tǒng）的額定容量、負荷率和占載（zǎi）率來決定（dìng）：當伺服電動機額定功率（lǜ）≥１ｋＷ時，隻能選用三相隔離變壓器供電；當單個軸時，取隔離變壓器容量大於等於伺服電（diàn）動機額（é）定功率的８０％為宜，客戶（hù）可以在伺（sì）服電動機額定功率（lǜ）的７０％～１００％之間選取隔離變壓器容量；當兩個軸以上時（shí），取隔離變壓器容（róng）量大於等於總伺服電動機額定功率的７０％為宜，客戶可以在總伺服電動機額定功（gōng）率的６０％～８０％之間選取隔離變壓器容量。

本文中，Ｘ軸的（de）伺服電動機功率為１．５ｋＷ，Ｚ軸的伺服電動機功率為２．５ｋＷ，取總伺服電（diàn）動機（jī）功率的７０％為隔離變壓器容量，則（１．５＋２．５）×７０％＝２．８ｋＷ，因此（cǐ）選用容量為３．０ｋＷ的伺服隔離變壓器。隔離變壓器規格見表２。

根（gēn）據以上要求，ＤＡ９８Ａ－３０＊驅動單元的工作電源選擇型（xíng）號為ＢＳ－３００的隔離變壓器。

表２隔離變壓（yā）器規格表

4、結（jié）束語

數控車床進給伺服驅動係統改造（zào）研究，就是（shì）利用進給驅動係統的性能要（yào）求來合理（lǐ）選擇ＣＫ－６１４０數控車床的（de）伺服控製係統、伺服電動機、驅動器以及（jí）工作電源。通過本次對車床進給伺服係統的改造，不僅（jǐn）讓（ràng）閑置（zhì）的機床運轉起來，而且大（dà）大提升了車床的（de）進給速度、工件的加工精度和加工範（fàn）圍。

投（tóu）稿箱：
如（rú）果您有機床行業、企業相關（guān）新聞稿件發表（biǎo），或進行資訊合作，歡（huān）迎聯（lián）係本網編輯部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多相關信息

名企推（tuī）薦

業界（jiè）視點

| 更多（duō）

行業數據

| 更多

博文選萃（cuì）

| 更多