數控車床進給伺服驅動係統選型與改造-特種加工機床網-數控機床市（shì）場網

您現在的位置：特種加工機床網> 加工與（yǔ）維（wéi）修>數控（kòng）車床進給伺服驅動係統選型與改造

數控車床進給（gěi）伺服（fú）驅動係統選型與改造

2022-5-6 來源：榆林職業技術學院林學院作者（zhě）：王海

摘（zhāi）要：某中職學校一台ＣＫ－６１４０數控車床（chuáng）伺服係統電氣元器件開始老化、性能變（biàn）差、控製技術已經落後，經常出（chū）現死機等（děng）故障（zhàng），從而造成加工工件報廢。因此，對（duì）該車床伺服係（xì）統進行改造（zào）升級，以還（hái）原車床功能，滿足工件加工（gōng）要求。

關（guān）鍵詞（cí）：數控車床；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（zuò）導致性能變差，控製（zhì）技術落（luò）後，有（yǒu）的甚至不能工作。通過對數控車床的（de）改造，可以用較少的投入、較短的周期改善（shàn）機床的使用性能和功能，同時（shí）節約設備的購置費。因此，本（běn）文著重介紹數控車床進（jìn）給伺服驅動（dòng）係統的選型與改造，對今（jīn）後機床（chuáng）的伺服（fú）係統改造有（yǒu）著積極的意義。

１、進給伺服驅動的性（xìng）能要求

數（shù）控車床的進給伺服係統是數控裝置（zhì）與（yǔ）車床執行部件的樞紐，數控車床性能的（de）好壞在很大程度上（shàng）是由進給伺服裝置性能決定的，所以（yǐ），進給驅動係統性能的開發（fā）和研究是本次數控車床改造的關鍵技術之一。

進給伺服係統是通過編程指令或機床（chuáng）操作而生成（chéng）脈衝指令，經過一係（xì）列處（chù）理反饋，最後（hòu）實現數控車床刀具位置和（hé）運動速度的控製係統。它一般由位置控製、速度控製、伺服電動機、檢測裝置和機械傳動（dòng）機構（gòu）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低決（jué）定著（zhe）數控車床質量的好壞，所以，數控車（chē）床對進給（gěi）伺服係統各部（bù）件都有很高的（de）要（yào）求，具體有以下幾點：①調速範圍寬；②輸出位置度高；③穩定性（xìng）好（hǎo）；④動態響（xiǎng）應快；⑤負載特性要硬（yìng）；⑥響應（yīng）速度快且無超（chāo）調；⑦高性能電動機；⑧伺服係統

的可靠性高，使用方便，維修購買成本低。

２、進給伺服係統的分類以及選擇

數控車床的控（kòng）製形（xíng）式（shì）有開環控製和閉環控（kòng）製兩種，閉環控製又分為半閉環和（hé）全（quán）閉（bì）環（huán）控製。

（１）開環控（kòng）製伺服係統：該控製係統（tǒng）沒有檢測反饋（kuì）裝置，驅動元件大部分選用步進電（diàn）動機，被廣泛應用於（yú）精度要求不高的經濟型數控機床中，如圖２所示。

圖（tú）２開環控製伺服係統框（kuàng）圖

（２）半閉環控製伺（sì）服係統：檢測反饋裝置裝到伺服電動機的非輸出軸端（duān）上，調（diào）試方便，可以獲（huò）得比較穩定的控製特性，如圖３所示。

圖３半（bàn）閉環控製伺服係統框圖（tú）

（３）全（quán）閉環控製（zhì）伺服係統（tǒng）：位置檢測裝置被裝在車床工作（zuò）台上，調試時，其係統穩（wěn）定狀態很（hěn）難（nán）達到（dào），如圖４所示。

圖４全閉環控製係（xì）統（tǒng）框圖

通過分析上述各進給驅動係（xì）統的特點，為了提高進給驅動係統的（de）性（xìng）能以滿足對車床加工精度的要求，本次數控（kòng）車（chē）床改造選擇半閉環（huán）控製伺服係統（tǒng）。

３、ＣＫ－６１４０進給（gěi）伺服驅動係統的改造（zào）設計

３．１數控車床進給驅（qū）動係統的現狀

３．２確定進給伺服係統的改造方案

３．２．１進給驅動裝置的選擇

進給伺服驅動裝置（zhì）的選擇（zé）與數控裝置的選擇是（shì）密不可（kě）分的，所以（yǐ）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（sì）服驅動裝置的選擇（zé）需要考（kǎo）慮各動軸的進給速度、工件的（de）加工精度、加工範圍、傳動方（fāng）式（shì）等。目前大部分數（shù）控係統生產廠家都（dōu）提供與自家生（shēng）產的數控係統相匹配的進給伺服驅動係統，所以，數控係統選擇完畢後，進給驅動（dòng）裝置也（yě）基（jī）本確定了。

選（xuǎn）擇（zé）進給驅動裝置除（chú）了考慮上（shàng）麵因（yīn）素外，還（hái）應考慮以下幾方麵：

（１）經濟性：所選的（de）驅（qū）動裝置性價比要高。

（２）穩定性：能保（bǎo）證無故障時間比較長。

（３）可靠性：選擇的（de）進（jìn）給驅動裝置安全性一定要有（yǒu）保（bǎo）障。

（４）可操作性：驅動裝置易於操作，便於維護。由於（yú）原（yuán）車床的Ｘ、Ｚ軸的（de）電動機和Ｘ軸（zhóu）的驅動器都已經不能工作，Ｚ軸（zhóu）的驅動器運行又不穩定，同時原（yuán）車床係統是廣州數控係統，考慮（lǜ）到性能的匹配，選用了廣州數控設備（bèi）有限公司的（de）進給伺服（fú）電動機以及進給伺服驅動器。

３．２．２伺服電動機（jī）的選（xuǎn）擇計算

（２）伺服電機額定轉矩（jǔ）的選擇（zé）。改造之前，Ｘ軸電動機的額定轉矩為５Ｎ·ｍ，Ｚ軸電動機的額定轉矩為７．７Ｎ·ｍ，本（běn）次改造，Ｘ軸和Ｚ軸的電動機額定轉矩不能小於（yú）原電動機的額定轉矩。所以，本次改造Ｘ軸選擇額定轉矩≥５Ｎ·ｍ的伺服電動（dòng）機，Ｚ軸選（xuǎn）擇額定轉矩≥７．７Ｎ·ｍ的伺服電動機。

根據上麵對伺服電機額定轉（zhuǎn）速、額定轉矩和伺服電動機轉動慣量的選擇，再根據ＣＫ－６１４０數控車床的技術參數（shù），最終Ｘ軸和Ｚ軸分（fèn）別選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）數表

３．２．３伺服驅動器的選擇

伺服驅動單元是控製伺服電機高精度定位係統的一種設備。當Ｘ軸和（hé）Ｚ軸的電動機選取好後，我們根據進給驅動器和電動機的相關要求來選擇伺服驅動器（qì）。伺服驅動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（fú）放大器和所選伺服電（diàn）動機完全匹配，必須（xū）要滿足下列幾點要（yào）求：

如果伺服進給係統要求轉動慣（guàn）量（liàng）和動態時間響應都很高時，那麽過載倍數Ｋ也選擇一個較大（dà）值。一般盡可能選擇過載倍數≥２，這樣伺服進給係統的性（xìng）能（néng）比較好（hǎo）。根據上麵條件和《ＤＡ９８Ａ交（jiāo）流伺服驅動單元使用手冊》，Ｘ軸和Ｚ軸伺服驅（qū）動單元都可以選配ＤＡ９８Ａ－３０＊驅動器。

３．２．４工作電源

為了降低電源、電磁場幹擾對伺服驅動器的影響，我們可以運（yùn）用隔離變壓器給伺服驅動器供電。而隔離變壓器的（de）選擇，應根據驅動（dòng）係統的額定容量、負荷率和占載率來決定：當伺服電（diàn）動（dòng）機額定（dìng）功率≥１ｋＷ時，隻能選（xuǎn）用（yòng）三相隔（gé）離（lí）變（biàn）壓器（qì）供電；當單個軸時，取隔離變（biàn）壓器容量大於等於（yú）伺服電動機額定功率的８０％為宜，客（kè）戶可以在（zài）伺服電動機額（é）定功率的（de）７０％～１００％之間選取（qǔ）隔離變壓（yā）器容（róng）量；當兩個軸（zhóu）以上時（shí），取隔離變壓器容量大於等於總伺服（fú）電動機額定功率的７０％為宜，客戶可以在總伺服電動機額（é）定功率的（de）６０％～８０％之間選取隔離變壓器容量。

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

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

表２隔離變壓器規格（gé）表

4、結束語

數控車床進給伺服驅動係（xì）統改（gǎi）造（zào）研究，就（jiù）是利（lì）用進給驅動係統的性能要求來合理（lǐ）選擇ＣＫ－６１４０數控車床的（de）伺（sì）服控（kòng）製（zhì）係統、伺服電動機、驅動器（qì）以及工作電源。通過本次對車床進給伺服（fú）係統的改造，不僅讓閑置的機床運轉起（qǐ）來，而且大大提升了車床的進給速度、工件的加工精度和加（jiā）工範圍。

投稿箱：
如果（guǒ）您有機床行業、企業相（xiàng）關（guān）新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多相關信息

名企推薦

業界視點

| 更（gèng）多

行（háng）業數據

| 更多

博文選萃

| 更多

數控機（jī）床（chuáng）