我國廣泛使用的（de）往複走絲電火花線切割機（jī）床中, 工作台驅動（dòng）單（dān）元大多采用（yòng）步（bù）進電機係統。由於步進電機自（zì）身（shēn）的原（yuán）因, 使往複走絲電火花線切割機床加工（gōng）精度、運行速度與性能的提高受到較大影響,抑製了其發展。伺服電機的應用, 可使機床在加工精度（dù）、運行速度及加工（gōng）過（guò）程控製方麵有較大的提升空間。

      1 步進（jìn）電機係統與交流伺服電機係統的差異（yì）

      步進電機係統和交流（liú）伺服電機係（xì）統在往複走（zǒu）絲電火花（huā）線切割機床中的應用差異（yì）, 主要體現在控製分辨率、矩頻特性、響應（yīng）速度、運行（háng）平（píng）穩（wěn）性及可靠（kào）性等方麵。

       ( 1) 控製精度不同（tóng）: 五相十拍混合式或反應式步進電機, 步矩角一般為0. 36; 而對於帶17 位編碼器的交流伺服電機, 如鬆下A4 係（xì）列, 脈衝分辨率為360/ 217= 9. 89 , 是步進（jìn）電機的1/ 3 275。

       ( 2) 低頻特性（xìng）不（bú）同: 步進電機低頻時易出現振動; 交流伺服電機具有共振抑製功能, 運（yùn）轉平穩, 無振動（dòng）現象。

       ( 3) 矩頻特性不同: 步（bù）進電機的（de）輸出力矩隨轉（zhuǎn）速的升（shēng）高而下（xià）降, 較高轉速時會急劇下降; 交流伺服（fú）電機在額定轉速內是恒扭矩輸出。

       ( 4) 過載能力不同: 步進電（diàn）機無過載能力; 交流伺服（fú）電機過載能力強, 通常最大轉矩為額定轉矩的3 倍以上。

       ( 5) 運行（háng）性（xìng）能不同: 步進電機為開環控製, 啟動頻率過高會出現堵轉和（hé）丟（diū）步現象, 停止時易過（guò）衝; 交流（liú）伺服電機為閉（bì）環（huán）控製, 通過編碼器來反饋信號, 進行位置環和速度環控製, 無過衝和（hé）丟步, 提（tí）高了控製精度。

       ( 6) 速度響應性能不同: 步進（jìn）電機響應慢; 交流伺服電機響應快, 一般是步進的百分之幾, 最大移動速（sù）度是步進電機（jī）的數（shù）十倍, 甚至更高。

       ( 7) 和工作（zuò）台絲杠（gàng）的聯結方式不同: 步進電（diàn）機由於本身轉矩和分辨率的限製, 多少采（cǎi）用齒輪聯結 ( 細分電（diàn）機除外) ; 交流（liú）伺服電機往往直聯, 減少了傳動（dòng）誤差和傳動噪聲。

       ( 8) 螺距補償: 步進（jìn）電（diàn）機由（yóu）於沒（méi）有狀態的（de）反饋信號和反應速度（dù）慢（màn）, 不好補償; 交流伺服電機由於有編碼器且（qiě）反應速度快, 可方便地進行螺距補償, 提高定位（wèi）精度和（hé）重複定位精（jīng）度。由於定位精度和重複定位精度高, 提高了多次修刀切（qiē）割後的精度, 並（bìng）降低了表麵（miàn）粗（cū）糙度值, 方便精確地處理（lǐ）拐角（jiǎo）。

      2  交流伺服電（diàn）機驅（qū）動係統（tǒng）的選擇（zé）、控製及（jí）其參數整定（dìng）方法

      經過對多家交流伺服電機驅動（dòng）係統的實際應用比較, 鬆下公司的交流伺服電（diàn）機及其驅動係統在運行性能和可靠（kào）性方麵較突（tū）出, 特別（bié）是其抗幹擾能力較強, 可承受電火花放電環境（jìng）下較強的（de）電磁騷擾。在（zài）本公司中高檔（dàng）往複走絲電火花線切割機床中得到（dào）較好的應用。

      2. 1  交流伺服電機的選擇

      由於電火花線切（qiē）割加工是放電加工, 無切（qiē）削力, 再加（jiā）上（shàng）伺服電機的過載能（néng）力強, 所以在（zài）選擇（zé）伺服電機功率扭矩的時候, 可從工作台麵的重量、負載承重（chóng）、導軌的形式( 決定摩擦係數（shù）) 、最大運動速度等方麵計算考慮。根據計算並結合實際使用情況來看,一般DK7763 以下的機床選擇750 W 足夠了( 以鬆下A4 係列為例) , 以中慣量、三相電（diàn）機為（wéi）好（hǎo）, 額定轉矩大（dà）於2. 4 Nm, 最大轉矩大於7. 1 Nm。

      2. 2  交流伺服電機的控製

      ( 1) 控製模式

      交（jiāo）流伺服電機驅動器一般有（yǒu）3 種控製模式: 位置控製、速度控製（zhì）、轉矩控製。電火（huǒ）花線切（qiē）割機床一般采用（yòng）位置控製。

       ( 2) 指令控製方式

      交流伺服電機驅動（dòng）器的指令控製方式一般有3種, 分別是: AB 正交脈衝型、正轉脈（mò）衝+ 反轉脈衝、指令脈衝+ 指令方（fāng）向( 表1) 。

      根據往複走絲電火花線切割（gē）機床的控製特點,大多選用指令脈衝+ 指令方向類型的控製方式。由計算機內置的控（kòng）製卡發出脈衝和方向信號, 控（kòng）製電機正反轉和轉動的速度、移動量的大小, 從而使驅動工（gōng）作台按加工要求移動。如圖1 所示, 依次連接好（hǎo）伺服驅動器到（dào）伺服電機的（de）動力線, 伺服驅動器的U、V、W 對應伺服電機插頭的A、B 、C , 相（xiàng）序不能錯, 否則通電時電機會生故障報警; 確認伺服驅動器和電機編（biān）碼器連接正確; 確認伺服驅動器和計算機控製卡信號連接正確。為了提高可靠性, 建議電機（jī）編碼器線要直達驅動器插頭, 中間不要有過渡連（lián）接。為了輸入（rù）電壓的匹（pǐ）配和抗幹擾, 建議使用380 V/ 200 V 的三相伺服變壓器。

       ( 4) 參數（shù）的正確設置（zhì）在正確連（lián）線的情況下（xià）, 伺服（fú）控製係統能否正常工作（zuò）, 參數設置至關重要。特別（bié）是剛性( 慣（guàn）量（liàng）比) 、位置環增益、速度環增益、電子齒輪比、速度環積分時間常數。在不振（zhèn）動和不嘯叫（jiào）的情況, 盡量提高位置環增益和慣量比。位置環相關參數的調整對加工精度影響較大（dà）, 速度環相（xiàng）關參數的調整（zhěng）對加工表麵粗（cū）糙

度影響較大。由於它直（zhí）接影響到伺（sì）服電機的響應（yīng）性,調整（zhěng）時一般名牌驅（qū）動器都有調試軟件, 通過調試軟件可動態調整, 使相關參數的波形達到滿意的結果。

      以（yǐ）鬆下A4 係列電機為例（lì）: 首先將自動調整（zhěng）功能參數Pr21 設為有效, 自適應濾波（bō）器模式Pr23 設為有效, 設置好電子齒輪（lún）比, 剛性（xìng）設置一般根據機（jī）械聯結方式先取最小值設定, 設好後便可進行粗調（diào）。先慢（màn）速、後快（kuài）速來回移動運動軸。如（rú）性（xìng）能穩定, 把（bǎ）剛性值參數加大一級, 再往（wǎng）複移動, 重複以上步驟; 逐步增大機械剛性設置值（zhí）, 一直到電機產（chǎn）生異常的響聲或振動為（wéi）止, 此時再將（jiāng）數據減小（xiǎo）一級, 所設定的值保存（cún）到伺（sì）服放大器E2PROM 中去。如剛性調不上去,首（shǒu）先應考慮機（jī）械上有無安（ān）裝問題, 如彈性聯軸器安裝是（shì）否到位、是否扭緊, 然後再檢查和設置好陷波頻率和陷波深度, 陷波頻率設置時可將數據從1500逐漸向小設定, 每次減少100, 看是否有效, 深度一般為2~ 3。調整正常後, 再將（jiāng）實時自動增益PR21設（shè）置為0。如停止時電機出（chū）現共振嗡嗡聲, 可適（shì）當減少第一（yī）位（wèi）置環增益和第一速度環增益20~ 40, 減少積分時間常數10~ 20, 進行精調。直到運行和停止平（píng）穩、無（wú）振動、無嗡嗡聲。通過（guò）調試軟件還可看到, 運行電流不超過額定電流（liú）的40 %及輸（shū）出力矩等參（cān）數。

      3  性能檢測

      3. 1 脈衝數檢測

      參數正確設置後, 讓計算機發出（chū）一串脈衝( 一般工作台傳動絲杠的螺距為4 mm, 每個指（zhǐ）令脈衝工（gōng）作（zuò）台移動1 m) , 看從電機編碼器反饋來的脈衝數是否為計算機發出的脈衝數, 多了或少（shǎo）了都有問題。如果是有（yǒu）規律的變化, 往往是電子齒（chǐ）輪比設置有誤;相差（chà）不多（duō）, 往往是幹（gàn）擾問題, 應檢查電機和放大器的接線是否正確, 特（tè）別是屏蔽（bì）線要接好。要接地線, 且要用一點接地; 動力線和編碼（mǎ）器反饋線盡量短, 編碼器線中間不（bú）要有過渡連接, 直接從（cóng）電機連到驅動器,且盡量不在一個走線槽內（nèi）, 不要（yào）一起（qǐ）紮捆; 計算機到（dào）驅動器的連線要短, 且用雙絞線（xiàn）或（huò）網（wǎng）線; 和高頻電源（yuán）盡量（liàng）分開; 提（tí）供（gòng）給驅動器的12 V 電（diàn）源電壓要穩定。

      3. 2 定位性能檢測

      類似於重複定（dìng）位精度的檢測, 用讀數顯微鏡或激光幹涉儀在（zài）某（mǒu）一定點來回10 mm 數次, 看定位誤差。有些性能差的交流（liú）伺服定位誤差大, 且不穩定（dìng）。

      3. 3 負載能（néng）力檢測

      在工作台麵上（shàng）均勻放上規定的（de）負載重量（liàng）, 快速運動（dòng）工作台檢查移動（dòng）情況, 看電（diàn）流是（shì）否過（guò）載。

      4 使用效果

      根據在本公司DK7750 電火花線切割機床上的實際使用（yòng）經驗, 設計往複走絲電火（huǒ）花線切割用的交流伺服放大器控製電路（lù）, 選用鬆下A4 交流伺服電機（jī）和放大器。經檢測: 雙向定位精度< 0. 01 mm, 單向重複定位精度< 0. 005 mm, 一刀切割對邊28 mm的八角, 縱剖麵上的尺（chǐ）寸（cùn）偏差< 0. 009 mm; 橫剖麵上的尺寸偏差< 0. 012 mm, 表（biǎo）麵粗糙度值Ra < 1. 9m; 割一修二後縱剖麵上的尺寸偏差（chà）< 0. 008 mm;橫剖麵上的尺寸（cùn）偏差< 0. 010 mm, 表麵粗糙度值Ra< 1. 0 m; 加工200  300 四孔( 孔徑30 mm) 一致性尺寸誤差< 0. 005 mm/ 0. 008 mm, 絕對尺寸誤差< 0. 009 mm, 跳步精度高（gāo）。

      該係列產品試製成功且投入批量生（shēng）產以來, 在航空、航天、軍工、電子等領（lǐng）域得到了廣泛的應用, 取得了理想的結果。

      5  結語

      往複走絲電火花線切割機床工（gōng）作（zuò）台驅動（dòng）單元采用交流伺服電機驅動, 在控製分辨率、矩頻特性、響應速度、運行（háng）平穩性等動態性能方麵優於步進電機係統。使用交流伺服電機（jī）驅動（dòng）係統, 可有效提高往複走絲電火花（huā）線切割機床的定（dìng）位精度和加工過程的動態性能。