本文重點(diǎn)討論埃斯頓EDB系列交流伺服在數(shù)控軸承磨床上的工程應(yīng)用原理及伺服性能的詳細(xì)分析。
關(guān)鍵詞：埃斯頓、伺服、數(shù)控軸承磨床
近幾年，隨著中國成為世界工廠的趨勢日益增強(qiáng)，國際國內(nèi)對軸承這個(gè)最基礎(chǔ)的機(jī)械支撐與運(yùn)動元件需求與日俱增，海內(nèi)外用戶對軸承精度和使用壽命的要求也是越來越高。作為軸承加工最關(guān)鍵的磨床，也隨之在提高技術(shù)含量、提高效率、降低故障率、提高加工精度等方面有了更高的要求。
原先應(yīng)用于磨床行業(yè)的機(jī)械傳動、液壓傳動、步進(jìn)電機(jī)正逐步被精度更高、更穩(wěn)定的交流伺服所取代。
數(shù)控軸承磨床根據(jù)機(jī)床型號的不同，需要1-2臺伺服電機(jī)分別控制工件進(jìn)給和磨頭進(jìn)給兩個(gè)軸，功率范圍一般在750W—1.5Kw 之間。
在軸承超精機(jī)上，交流伺服也正在逐步取代變頻電機(jī)成為控制位置、速度的首選運(yùn)動控制部件，伺服需求量更大，通常情況下一臺超精機(jī)需要配備5－6套交流伺服，功率范圍在200W－1KW之間。
舉例：3MK144軸承磨床的控制原理參見圖1。
圖1 數(shù)控軸承磨床控制原理
行業(yè)背景
本行業(yè)目前選用的伺服品牌大致有：日本安川∑Ⅱ系列、三菱J2S、J3系列以及埃斯頓 EDB、EDC 系列交流伺服。數(shù)控軸承磨床對交流伺服的要求非常苛刻，100次連續(xù)加工重復(fù)定位精度誤差≤ 2 μm , 軸承溝道磨削后的尺寸誤差≤ 1 μm，國內(nèi)磨削加工工況比較惡劣，例如電壓不穩(wěn)、高溫高濕、高污染等。眾多的客戶在選用埃斯頓交流伺服之前一直選用日本的伺服系統(tǒng)。由于進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格很高，售后服務(wù)很難滿足客戶的要求，給客戶的生產(chǎn)成本、機(jī)床信譽(yù)、服務(wù)質(zhì)量增加了很多的麻煩和負(fù)擔(dān)。因此客戶一直在尋找性價(jià)比更高的、服務(wù)更及時(shí)周到的國產(chǎn)伺服品牌。埃斯頓伺服自2005年進(jìn)入軸承磨床行業(yè)以來，以其高端的技術(shù)含量、穩(wěn)定的品質(zhì)、實(shí)惠的價(jià)格、快捷的交貨及周到的售前、售中、售后服務(wù)贏得了客戶的信任和贊許。
使用埃斯頓交流伺服的軸承磨床在最終用戶那里經(jīng)過長時(shí)間的帶載加工，工件的形狀公差精度、表面光潔度、重復(fù)加工誤差率、加工效率等技術(shù)指標(biāo)與使用進(jìn)口伺服一致，得到最終用戶的認(rèn)可；埃斯頓公司在售后服務(wù)速度、質(zhì)量和實(shí)事求是的態(tài)度也得到了最終用戶的好評。
數(shù)控軸承磨床參見圖2、圖3。
圖2 3MK144數(shù)控軸承磨床
圖3 3MK205 數(shù)控軸承磨床
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求：
1. 數(shù)控軸承磨床控制系統(tǒng)：OMRON 數(shù)控系統(tǒng)、三菱PLC + 觸摸屏
2. 主軸系統(tǒng)：三菱變頻器 + 變頻電機(jī)
3. 磨頭進(jìn)給系統(tǒng)：直線導(dǎo)軌+ 滾珠絲桿+ 彈性聯(lián)軸器+ EDB交流伺服
4. 磨削進(jìn)給系統(tǒng)：直線導(dǎo)軌+ 滾珠絲桿+ 行星減速機(jī)+ EDC交流伺服
軸承磨削加工特性及伺服性能分析：
軸承參見圖4
圖4 軸承
軸承磨床通常磨削的加工面為外圈內(nèi)溝道和內(nèi)圈外溝道，是軸承滾子的運(yùn)動結(jié)合面。其尺寸精度的高低直接影響著軸承的運(yùn)動性能和使用壽命。由于軸承磨削時(shí)是在1 μm 范圍內(nèi)進(jìn)行微量進(jìn)給，因此要求伺服有較高的低頻特性、快速響應(yīng)能力和精確往復(fù)定位性能，直線導(dǎo)軌和滾珠絲桿的質(zhì)量不均，機(jī)械安裝精度不夠時(shí)要求伺服驅(qū)動器具備較高的抗過載能力。
埃斯頓交流伺服能夠很好地滿足以上特性要求，同時(shí)還有以下優(yōu)點(diǎn)：
1. 伺服電機(jī)的安裝尺寸與同規(guī)格安川、三菱品牌的相一致，避免了機(jī)械結(jié)構(gòu)的更改所帶來的設(shè)計(jì)上的麻煩。
2. 電源：三相220 v AC 與安川、三菱一致。
3. 可以選擇在驅(qū)動器操作面板上設(shè)定和更改參數(shù)，也可以選擇外接手持器進(jìn)行參數(shù)設(shè)定及更改，操作簡便。
4. 參數(shù)界面設(shè)置簡單直觀，易學(xué)易操作。
5. 可以開放通訊協(xié)議與電腦進(jìn)行通訊，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)也具備整體參數(shù)通過電腦寫入驅(qū)動器的功能，方便大量使用的客戶的參數(shù)輸入，提高了生產(chǎn)效率。
6. 最高可以適應(yīng)500K脈沖頻率，主流PLC都可以使用。
埃斯頓交流伺服驅(qū)動器及電機(jī)參見圖5。
圖5 埃斯頓EDB交流伺服
開放的通訊及屏幕界面參見圖6、7、8。
圖6 開放的通訊協(xié)議
圖7 電腦參數(shù)設(shè)定界面
圖8 伺服實(shí)時(shí)采樣界面
埃斯頓交流伺服驅(qū)動器接線圖參見圖9。
圖9 接線圖
詳細(xì)的驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置如下：
|
Pn000 |
Pn001 |
Pn002 |
Pn006 |
Pn013 |
Pn014 |
Pn015 |
Pn022 |
Pn023 |
Pn041 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
400 |
450 |
40 |
1 |
8 |
1 |
結(jié)束語：
埃斯頓EDB、EDC交流伺服系統(tǒng)在數(shù)控軸承磨床行業(yè)的應(yīng)用，對于提高國產(chǎn)軸承磨床的整體性能、降低磨床制造企業(yè)的采購成本、打破進(jìn)口伺服的壟斷局面具有重大意義。
