維修電工高級技師論文

1、伺服驅(qū)動(dòng)與plc改造ca5225立車刀架摘要一個(gè)新興的工業(yè)領(lǐng)域機(jī)床大修與改造機(jī)械制造業(yè)在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，具有重要的地位。為此，各國的經(jīng)濟(jì)學(xué)家和企業(yè)家在不斷探索新形勢下的各種先進(jìn)制造技術(shù)及制造業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略。作為制造業(yè)核心的機(jī)床制造業(yè)則是支柱的基石，是任何行業(yè)都不可或缺的。隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，對零件加工的精度和表面質(zhì)量的要求也愈來愈高。為滿足這個(gè)復(fù)雜多變市場的需求，當(dāng)前機(jī)床正向高速切削、干切削和準(zhǔn)干切削方向發(fā)展，加工精度也在不斷地提高。 針對大多數(shù)企業(yè)，具有數(shù)量眾多和使用時(shí)間較長的普通機(jī)床，其加工精度不高、不能批量生產(chǎn)，自適應(yīng)能力差，但考慮投資成本，

2、產(chǎn)業(yè)的連續(xù)性，又不能馬上將其淘汰，利用現(xiàn)有的普通機(jī)床進(jìn)行改造是一條低成本，高效益的捷徑。 關(guān)鍵詞：ca5225車床、siemens 611u驅(qū)動(dòng)器、1fk7伺服電機(jī)、滾珠絲杠第一章 緒論數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電液一體化的典型產(chǎn)品，能解決機(jī)械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量、零件多變的問題，加工質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率較高。購買新的機(jī)床是提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率的重要途徑，但成本高，許多企業(yè)在短時(shí)間內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)，這嚴(yán)重阻礙企業(yè)設(shè)備更新的步伐，由于立車本身的特點(diǎn)，機(jī)床改造所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)件多數(shù)都是堅(jiān)固的鑄鐵構(gòu)件，而不是焊接構(gòu)件。一方面鑄鐵件年代越久自然實(shí)效越充分，內(nèi)應(yīng)力的消除使得穩(wěn)定性比新鑄鐵件更好。另一方面，機(jī)床大

3、部分鑄鐵件的重復(fù)使用，節(jié)約了社會資源，減少了重新生產(chǎn)鑄鐵件時(shí)對環(huán)境的污染。改造機(jī)床還可以充分利用原有地基，同時(shí)一系列外圍設(shè)備也可以利用節(jié)約大量社會資源。根據(jù)國際該行業(yè)的記載，即使將元機(jī)床的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行徹底改造升級，也只需花費(fèi)購買新機(jī)床60%左右的價(jià)格。為此把普通機(jī)床改造，不失為一條投資少、提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率的捷徑，在我國成為制造強(qiáng)國的進(jìn)程中，占有一席之地。1.1主要內(nèi)容為：（1）對ca5225立車伺服化改造經(jīng)濟(jì)性評價(jià)詳細(xì)論證，應(yīng)用模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)中的綜合評判原理，確定普通立車伺服化改造方案;（2）根據(jù)ca5225立車電氣控制系統(tǒng)和原理圖進(jìn)行分析，形成普通立車伺服化改造完整的電氣控制技術(shù)圖；（3

4、）對通過扭矩、慣量匹配選擇伺服電機(jī)進(jìn)行了一般性研究，然后對x、z軸進(jìn)給進(jìn)行了改造設(shè)計(jì)；1（4）x、z軸進(jìn)給部分機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)改造，電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)等；（5）對進(jìn)給系統(tǒng)的滾珠絲杠型號選擇與裝配設(shè)計(jì)，支撐方式的設(shè)計(jì)與軸承型號選擇等進(jìn)行了詳細(xì)研究；（6）拆卸普通立車，甩掉原有的進(jìn)給箱，滑塊貼塑與刮研調(diào)試，對機(jī)床相關(guān)部件和參數(shù)進(jìn)行測繪、測量；（7）設(shè)計(jì)機(jī)床防護(hù)罩的結(jié)構(gòu)，并繪出相應(yīng)的零件圖和裝配圖；1.2ca5225立車概述機(jī)床由立柱、橫梁、滑座、滑枕、刀架、圓形工作臺等組成如圖1-1所示。 機(jī)床最大加工工件直徑2500mm，最大加工工件高度1600mm，最大加工工件重量10t，工作臺直徑2250mm，

5、工作臺轉(zhuǎn)速16級，工作臺轉(zhuǎn)速范圍263r/min，工作臺得最大扭矩m=61740nm，交流主軸電機(jī)功率為55kw，刀架水平行程1400mm，刀架垂直行程1000mm，該機(jī)床屬于雙立柱立式車床，可以車削圓柱、圓錐和平面，鏜圓柱與圓錐孔，供鑄鐵、鋼及有色金屬零件的粗精加工之用。機(jī)床操縱集中在懸掛操縱箱上進(jìn)行。1.3對ca5225立車總體改造方案1.3.1機(jī)床的改造步驟：改造一般分為三個(gè)階段(1)調(diào)研和系統(tǒng)選型改造前必須對機(jī)床的結(jié)構(gòu)、性能、運(yùn)行狀態(tài)、現(xiàn)有加工精度、特殊功能以及改造后要求達(dá)到的性能進(jìn)行詳細(xì)了解。刀架伺服驅(qū)動(dòng)主要由控制、驅(qū)動(dòng)和測量3部分組成。系統(tǒng)配置時(shí)，需對電纜長度、電機(jī)扭矩及額定轉(zhuǎn)速、

6、主軸功率、系統(tǒng)安裝空間等細(xì)節(jié)予以充分考慮。(2)準(zhǔn)備階段包括改造部分電路設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、控制程序編制。電路設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)新系統(tǒng)硬件與非改造部分的接口，然后根據(jù)機(jī)床動(dòng)作的控制邏輯，對plc進(jìn)行編程，確保機(jī)床動(dòng)作正確。機(jī)械設(shè)計(jì)部分主要是滿足加工需要。機(jī)床的原始資料是了解機(jī)床狀態(tài)的最基本資料，其中電氣原理圖、維修手冊、控制程序，都是需要仔細(xì)研究的。特別需要注意的是原始資料提供的信息不完全是正確的。這就要求我們一定要對照機(jī)床實(shí)物，把關(guān)鍵環(huán)節(jié)的每個(gè)細(xì)節(jié)一一落實(shí)，避免犯錯(cuò)誤。(3)安裝、調(diào)試、驗(yàn)收現(xiàn)場安裝指安裝新系統(tǒng)，部分或全部更換強(qiáng)電回路，重新設(shè)計(jì)機(jī)床操作面板，制作新法蘭盤與聯(lián)軸器，輸入輸出線改接等。調(diào)

7、試工作涉及機(jī)械、液壓、電氣、控制、傳感器等。調(diào)試步驟從簡到繁、從小到大、從外到里進(jìn)行，也可先局部后全部。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是對改造后的機(jī)床考核，制定時(shí)必須實(shí)施求是，過高或過低的標(biāo) 2準(zhǔn)都會給改造工作產(chǎn)生負(fù)面影響，標(biāo)準(zhǔn)一旦確定下來，不能輕易修改，因?yàn)樗鼱可娴秸麄€(gè)改造工作的各個(gè)環(huán)節(jié)。完成上述工作后，即可通電試車，優(yōu)化機(jī)床參數(shù)，調(diào)試各軸動(dòng)作及輔助動(dòng)作等。調(diào)試結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行試加工，最終驗(yàn)收。 圖1-1 ca5225車床結(jié)構(gòu)簡圖1.3.2伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇伺服進(jìn)給系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)電路、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及執(zhí)行部件組成。它的作用是由伺服驅(qū)動(dòng)電路作轉(zhuǎn)換和放大后，經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)裝置（直、交流伺服電機(jī)，功率步進(jìn)電機(jī)，電

8、液脈沖電機(jī)等）和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的刀架等執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)工進(jìn)和快速移動(dòng)。進(jìn)給系統(tǒng)要求具有較高的定位精度，還有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，即系統(tǒng)跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，穩(wěn)定性要好。為了確保機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，要求進(jìn)給系統(tǒng)達(dá)到無間隙、低慣量、高剛度、高諧振頻率以及有適應(yīng)的阻尼等。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)采用的有以下三種：（1）步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制（2）直流或交流伺服電機(jī)半閉環(huán)控制（3）直流或交流伺服電機(jī)閉環(huán)控制選用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制，須響應(yīng)降低機(jī)床的某些性能，主要是快速性。由于步進(jìn)電機(jī)在低速工作時(shí)有明顯的沖動(dòng)，易自激振蕩，而且其自激振蕩頻率很可能落入立車車削加工所用的進(jìn)給速度范圍內(nèi)，這時(shí)加工極為

9、不利，造成工件超差。此外，由于步進(jìn)電機(jī)沒有過載能力，高速時(shí)轉(zhuǎn)矩下降很多，容易丟步，大功率步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)較困難。立車為大功率、大轉(zhuǎn)矩加工機(jī)床，因此選用步進(jìn)電機(jī)不適合立車改造。3采用直、交流伺服電機(jī)閉環(huán)控制，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度大，調(diào)試和維修困難多，造價(jià)高。閉環(huán)控制可以達(dá)到很好的機(jī)床精度，能補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中各種誤差，消除間隙、干擾等對加工精度的影響，一般應(yīng)用于要求高的設(shè)備中。由于所改造數(shù)控立車工件的加工精度不是很高，采用閉環(huán)控制系統(tǒng)的必要性不大。采用直流或交流伺服電機(jī)的半閉環(huán)控制，其性能介于開環(huán)和閉環(huán)控制之間。由于其調(diào)速范圍寬，過載能力強(qiáng)，又采用反饋控制，因此性能遠(yuǎn)優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)控制。其反饋環(huán)

10、不包括大部分機(jī)械傳動(dòng)元件，調(diào)試比閉環(huán)簡單，系統(tǒng)的穩(wěn)定性較易保證，比閉環(huán)容易實(shí)現(xiàn)。綜合以上分析本次改造采用siemesns 611u動(dòng)器作半閉環(huán)控制。1.4刀架改造方案的選擇常用的方法有兩種：一種方法是左垂直刀架和右垂直刀架都進(jìn)行改造，另一種方法是只對其中一個(gè)刀架進(jìn)行改造。左刀架和右刀架都進(jìn)行改造這種改造方案成本較高，改造工作量大，改造周期長，所以采用對左、右刀架都進(jìn)行改造的情況較少。只對左刀架改造這種方案成本相對較低，改造的工作量較少，改造周期短。普通刀架保留手動(dòng)加工操作功能，作常規(guī)加工只用，能保證以往產(chǎn)品的加工工藝路線不致有較大變化，符合傳統(tǒng)生產(chǎn)習(xí)慣。在加工安排上可以合理安排兩個(gè)刀架的使用，

11、是性能得到充分發(fā)揮。刀架改造的機(jī)械部分要相應(yīng)的做改動(dòng)，需將原來的普通t型絲杠替換為滾珠絲杠并更換減速箱。滾珠絲杠摩擦損失小、效率高，其傳動(dòng)效率可在90%以上；精度高，壽命長；啟動(dòng)力矩和運(yùn)動(dòng)時(shí)力矩相接近，可以降低電機(jī)啟動(dòng)力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求。對于大型機(jī)床，由于刀架比較重，慣性大，若采用伺服電機(jī)直接與絲杠連接，伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)功率要求很大。雖然這樣可以提高進(jìn)給速度，但系統(tǒng)的成本將會非常高。對于大型回轉(zhuǎn)體加工，進(jìn)給速度一般要求比較低，因此，機(jī)床進(jìn)給軸采用一定速比的機(jī)械降速傳動(dòng)，以降低進(jìn)給軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩的要求，從而降低改造成本。1.5ca5225立車伺服化改造總體方案：ca5225立

12、車是80年制造的設(shè)備，其主傳動(dòng)采用交流電機(jī)，液壓變速16級，采用停車手動(dòng)變檔方式，比較費(fèi)時(shí)繁瑣，而且影響加工精度；x軸和z軸只能互相切換，不能聯(lián)動(dòng)，無法加工有復(fù)雜曲面的工件。根據(jù)以上分析，在保留滑座體、垂直刀架體和滑枕的基礎(chǔ)上對垂直刀架進(jìn)行改造。（1）左刀架的x軸和z軸運(yùn)動(dòng)采用伺服控制。將原來的t型絲杠替換為滾珠絲杠，以滿足較高零件加工要求。將左刀架原來的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)改造為一對減 速齒輪，x、z軸伺服電機(jī)通過減速齒輪與絲杠相連接以降低對驅(qū)動(dòng)力矩的要求。 4（2）x軸和z軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用siemens 611u雙軸驅(qū)動(dòng)模塊和1fk7交流伺服電機(jī)，x軸和z軸伺服電機(jī)均帶有內(nèi)裝式脈沖編碼器，采用半

13、閉環(huán)控制。（3）保留原右刀架、橫梁和主軸的手動(dòng)加工操作功能。右刀架留作常規(guī)加工或備用。（4）右刀架、橫梁和主軸采用歐姆龍plc來控制，保證在伺服系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，機(jī)床能利用右刀架作常規(guī)加工。綜合以上分析本次刀架改造方案為：對左刀架進(jìn)行伺服改造，將原來的t型絲杠替換為滾珠絲杠；除去左刀架減速箱，將原來的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)改造為一對減速齒輪，右刀架原機(jī)械結(jié)構(gòu)和操作功能保留不變。1.6改造的可行性分析ca5225立車是80年制造的設(shè)備，使用時(shí)間雖有30年之久，但機(jī)床的基礎(chǔ)件具有足夠的剛性，幾何精度一直保持較好，通過修復(fù)和保養(yǎng)，其基本性能可達(dá)到現(xiàn)代同類機(jī)床的機(jī)械水平，所以實(shí)施機(jī)床改造的機(jī)械條件和適用性是相當(dāng)好

14、的，估計(jì)設(shè)備實(shí)施改造后使用10年沒有問題。ca5225立車很難完成具有復(fù)雜曲面零件的加工，產(chǎn)品的適應(yīng)性能差，生產(chǎn)效率低，成本高，供貨周期長。功能已不能滿足新市場、新產(chǎn)品的要求。通過機(jī)床改造可以有效解決以上問題；并且通過改造可以提高機(jī)床的加工性能、提高機(jī)床的精度和效率，實(shí)現(xiàn)原有設(shè)備的技術(shù)升級。預(yù)計(jì)整個(gè)技術(shù)改造需投資3040萬元，而購買一臺類似的國產(chǎn)立車需花費(fèi)80150萬元，同時(shí)購買新設(shè)備的時(shí)間也較長。可以根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)情況合理安排時(shí)間，在不影響生產(chǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，而且改造時(shí)間短。綜合以上分析，對ca5225立車進(jìn)行改造，生產(chǎn)上是必須的，技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟(jì)上是合算的。1.7設(shè)計(jì)、制造各類用途的

15、機(jī)床是提高我國機(jī)床加工效率的途徑之一，而對現(xiàn)有進(jìn)行有目的、有針對性的開發(fā)，更是一條多、快、好、省的，符合我國國情和產(chǎn)業(yè)政策的重要途徑。（1）主傳動(dòng)系統(tǒng)主要是主傳動(dòng)傳動(dòng)線與變速液壓系統(tǒng)電磁鐵工作狀態(tài)的調(diào)整以及控制電路、plc控制程序的設(shè)計(jì)。（2）進(jìn)給系統(tǒng)伺服化改造。主要是伺服進(jìn)給系統(tǒng)控制方式的選擇、進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械部分改造方案的確定；滾珠絲杠副及伺服電機(jī)的參數(shù)計(jì)算與選用；x軸和z軸滾珠絲杠副零件圖的設(shè)計(jì)。（3）ca5225立車電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要是伺服電氣控制系統(tǒng)的組成及 5連接、plc程序設(shè)計(jì)及調(diào)試。（4）結(jié)論。機(jī)床改造后擴(kuò)大了機(jī)床的加工范圍，提高了生產(chǎn)效率和加工精度，機(jī)床的可操作性和可維修性

16、得到提高，并節(jié)省下購買大型機(jī)床的大筆投資。本次改造的成功也為今后的機(jī)床改造工作累積了經(jīng)驗(yàn)。1.8本章小結(jié)數(shù)控機(jī)床在加工精度、自動(dòng)化程度、生產(chǎn)效率、勞動(dòng)強(qiáng)度等諸多方面都有普通機(jī)床無法比擬的優(yōu)勢，但購買新的機(jī)床特別是大型機(jī)床費(fèi)用很高。機(jī)床改造不僅實(shí)用性能良好、周期短，而且可以節(jié)約大量資金。在本章節(jié)主要介紹了機(jī)床伺服化改造的必然性及國ca5225立車進(jìn)給系統(tǒng)的改造2.1伺服系統(tǒng)進(jìn)給系統(tǒng)概述伺服進(jìn)給系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)電路、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及執(zhí)行部件組成。它的作用是接收系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令信號，由伺服驅(qū)動(dòng)電路作轉(zhuǎn)換和放大后，經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)裝置（直、交流伺服電機(jī)，功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等）和

17、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的工作臺等執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)工件進(jìn)給或快速運(yùn)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)要求具有較高的定位精度，還有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，即系統(tǒng)跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，穩(wěn)定性要好。為了確定數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，要求進(jìn)給系統(tǒng)達(dá)到無間隙、低慣量、高剛度、高諧振頻率以及有適宜的阻尼等。伺服進(jìn)給系統(tǒng)的控制方式有以下三種：（1）采用步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)系統(tǒng)，如圖2-1所示，系統(tǒng)中沒有反饋電路，不帶檢測裝置，控制指令單向傳遞，系統(tǒng)對工作臺的實(shí)際偏差不能修正，控制精度取決于步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)精度和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精度，其控制精度不高。 圖2-1 開環(huán)控制系統(tǒng)（2）采用伺服電機(jī)的半閉環(huán)系統(tǒng)，如圖2-2所示，檢測元件裝

18、置電機(jī)軸或絲杠的端部（一般集成在伺服電機(jī)內(nèi)），通過檢測電機(jī)軸或絲杠的角位移、或角速度來間接檢測移動(dòng)部件的位置。系統(tǒng)的控制環(huán)內(nèi)不包括機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)誤差仍會影響移動(dòng)部件的位移精度。6 圖2-2 半閉環(huán)控制系統(tǒng)（3）采用伺服電機(jī)的閉環(huán)系統(tǒng)，如圖2-3所示，閉環(huán)系統(tǒng)在移動(dòng)部件位置上直接裝有直線位移檢測裝置，通過直接測量移動(dòng)部件的位移實(shí)現(xiàn)高精度的反饋控 制，但這種測量裝置的安裝與調(diào)整都比較復(fù)雜且不易保養(yǎng)。閉環(huán)伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度大，成本高，尤其是機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能難以提高，系統(tǒng)穩(wěn)定性難以保證。半閉環(huán)控制，其性能介于開環(huán)和閉環(huán)控制之間，調(diào)速范圍寬，過載能力強(qiáng)，性能遠(yuǎn)優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)的開

19、環(huán)控制。器反饋環(huán)節(jié)不包括大部分機(jī)械傳動(dòng)元件，雖然控制精度較閉環(huán)低，但調(diào)試比閉環(huán)簡單，系統(tǒng)的穩(wěn)定性較易保證，比閉環(huán)容易實(shí)現(xiàn)。故本次改造采用半閉環(huán)控制。 圖2-3 閉環(huán)控制系統(tǒng)2.2滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副又稱為滾珠旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)其結(jié)構(gòu)如圖2-4，在絲杠和螺母滾道之間放入適量的滾珠，使螺紋間產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦。絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)。螺母上設(shè)有反向器，與螺紋滾道構(gòu)成滾珠的循環(huán)通道。為了在滾珠和滾道之間形成無間隙甚至有過盈配合，可設(shè)置預(yù)緊裝置。為延長工作壽命，可設(shè)置潤滑件和密封件。滾珠絲杠傳動(dòng)其他傳動(dòng)方式相比，有下列特點(diǎn)：（1）傳動(dòng)效率高，滾珠絲杠的傳動(dòng)效率高達(dá)9098%，為傳統(tǒng)的滑動(dòng)絲杠的

20、24倍，耗費(fèi)能量僅為滑動(dòng)絲杠的1/3，所以能以較小的扭矩得到較大的推力。（2）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)為點(diǎn)接觸滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，工作中摩擦阻力小、靈敏度高、啟動(dòng)時(shí)無顫動(dòng)、低速時(shí)無爬行現(xiàn)象，預(yù)緊后可消除間隙產(chǎn)生過盈，提7高接觸剛度和傳動(dòng)精度，因此可精密的控制微量進(jìn)給。（3）工作壽命長，滾珠絲杠螺母副的摩擦表面為高硬度（hrc58-62）、高精度，具有較長的工作壽命和精度保持性。壽命約為滑動(dòng)絲杠副的410倍以上。（4）定位精度和重復(fù)定位精度高，由于滾珠絲杠摩擦小、溫升小、無爬行、無間隙，通過預(yù)緊拉伸補(bǔ)償熱膨脹。因此可到達(dá)較高的定位精度和重復(fù)定位精度。（5）同步性好，由于運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、反應(yīng)靈敏、無阻滯、無滑移

21、，用幾套相同的滾珠絲杠副同時(shí)傳動(dòng)幾個(gè)相同的運(yùn)動(dòng)部件，可得到較好的同步運(yùn)動(dòng)。（6）可靠性高，與其它傳動(dòng)機(jī)械，液壓傳動(dòng)相比，滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)故障率很低，維修保養(yǎng)也較簡單，只需要進(jìn)行一般的潤滑和防塵。（7）不能自鎖，用于垂直傳動(dòng)時(shí)，必須在系統(tǒng)中附加自鎖或制動(dòng)裝置。（8）制造工藝復(fù)雜，滾珠絲杠加工精度、粗糙度要求高，故制造成本較高。2.3ca5225立式車床進(jìn)給系統(tǒng)的改造方案根據(jù)要求，在保留左滑座體、左刀架體和左滑枕的基礎(chǔ)上對左刀架作改造，改造時(shí)拆除原機(jī)床的進(jìn)給箱及t型絲杠，將伺服電機(jī)減速齒箱安裝在原機(jī)床的尾端，采用一級齒輪減速。將原來的t型絲杠替換為滾珠絲杠，滾珠絲杠仍安裝在原絲杠的位置如圖2-5所

22、示。滾珠絲杠由西門子1ft7交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 圖2-4 滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠的支承方式采用“單推單推”式，如圖2-6所示。它的優(yōu)點(diǎn)是可對絲杠絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸安裝。預(yù)拉伸的好處有：（1）減少絲杠因自重引起的彎曲；（2）預(yù)緊力大于絲杠最大軸向載荷1/3的條件下，絲杠拉壓剛度可提高4倍；2.4伺服電機(jī)和滾珠絲杠副的參數(shù)計(jì)算與選用已知一下參數(shù)：滑座重量w1=3000n，刀架重量w2=15000n滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)u=0.1，靜摩擦系數(shù)u1=0.2x軸和z軸快速進(jìn)給速度vmax=7.5m/min要求機(jī)床定位精度30um/300mm，50um/全行程重復(fù)定位精度20um8 圖2-5 ca5225雙立柱立式

23、車床進(jìn)給系統(tǒng)簡圖 圖2-6 單推單推改造后的橫向、縱向進(jìn)給系統(tǒng)如圖2-7、圖2-8所示。 圖2-7 橫向進(jìn)給系統(tǒng) 圖2-8 縱向進(jìn)給系統(tǒng) 工作壽命20000小時(shí)（兩班制工作10年）9機(jī)床工作狀態(tài)表2-1（1）x軸滾珠絲杠和電機(jī)的選擇與計(jì)算1）確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程vmaxp= h n （2-1） imax式中 p h：滾珠絲杠副的導(dǎo)程（mm），vmax：滑座最高移動(dòng)速度（m/min）， n max ：電機(jī)最高轉(zhuǎn)速(r/min)，設(shè) n max =3000r/mini：傳動(dòng)比，電機(jī)與絲杠設(shè)為一級減速i=1/37.5由表4-1的vmax=7.5m/min 代入式3-1得： = 7 .5mm p h

24、=13000圓整取 p h = 10 mm 32）確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速和當(dāng)量負(fù)荷各種切削方式下絲杠轉(zhuǎn)速v13n=10 1 （2-2） ph1.2式中n 1 ：絲杠轉(zhuǎn)速（r/min） i = nv i ：進(jìn)給速度（m/min） i = 1.2 n由表3-1得v1=0.02 v2=0.01 v3=0.002 v4=7.5代入式2-2中得： n1=2 n2=1 n3=0.2 n4=750各種切削方式下絲杠軸向載荷= p（ f i xi + m w 1 + w 2 + p zi） （2-3）式中 f i：絲杠軸向載荷（n） i = 1.2 np xi ：橫向切削力（n） i = 1.2 np zi ：縱向切削

25、力（n） i = 1.2 n由表3-1得px1=6600 px2=3300 px3=1800 px4=0pz1=11000 pz2=5500 pz3=3000 pz4=0已知滑座重量：w1=3000n，刀架重量w2=15000n代入式2-3中得：f1=9500n f2=5650n f3=3900n f4=1800n當(dāng)量轉(zhuǎn)速：tnt1t2n=n+n+nn） m 1 100 2 100 100n m式中：當(dāng)量轉(zhuǎn)速（r/min）10t1 、 t 2 、 、 t n ：工作時(shí)間百分比由表2-1得t1=10 t2=30 t3=50 t4=10代入式2-4中得：10305010n=2+1+0.2+750=

26、 75 m .6r/min 100100100100當(dāng)量載荷3n1t13n2t23nntnf=f+f+f m 1 100n 2 n 100n （2-5） 100nmmm式中： m ：當(dāng)量載荷（ n ），則： f750 f = 39500 3 210 + 5650 3 130+ 3 0.250 + 1800 3 10 3900m10075.610075.610075.610075.6=2069n3）預(yù)期額定動(dòng)載荷按預(yù)期工作時(shí)間估算fmfw60nlc= am（2-6） mh100fafcn m ：當(dāng)量轉(zhuǎn)速（r/min） 式中： am ：預(yù)期額定動(dòng)載荷（n），cl h ：預(yù)期工作時(shí)間（h），f m

27、：當(dāng)量載荷（n）f w ：負(fù)荷系數(shù)，輕微沖擊取 f w =1.5fa ：精度系數(shù)，13級取 f a=1fc ：可靠性系數(shù)，可靠性97%取 f c=0.44l h=20000小時(shí)代入式2-6中得： 已知20691.5c=6075.620000= 31693nam 1001 0.44擬采用預(yù)緊滾珠絲杠，按最大軸向負(fù)載 f max 計(jì)算：c am = f max （2-7） effe ：預(yù)加負(fù)荷系數(shù)，負(fù)荷系數(shù)取 f 式中：e=4.5已求最大負(fù)載 f max =9500n，代入式2-7中得：c am = 4 . 5 9500 = 42750 n4）確定允許的最小螺紋底徑估算絲杠允許的最大軸向變形量機(jī)床

28、的伺服系統(tǒng)精度大多在空載下檢測?？蛰d時(shí)作用在滾珠絲杠副上的最大軸向工作載荷是靜摩擦力fo。移動(dòng)部件在系統(tǒng)剛度最小kmin處走動(dòng)或返回時(shí)，由于方向變化將產(chǎn)生誤差2fo/kmin（又稱摩擦死區(qū)誤差）。它是影響重復(fù)定位精度的最主要因素。一般占重復(fù)定位精度的（1/21/3）。所以規(guī)定滾珠絲杠副允許的最大軸向變形量：1、 m 1 / 3 1 / 4 ） 重復(fù)定位精度的精度。 d（影響定位精度的最主要因素是滾珠絲杠副的精度，其次是滾珠絲杠副本身的 11 dm（1/41/5）拉壓彈性變形以及摩擦力矩的變化等，一般估算是：2、 定位精度。d （單位um以上兩種方法估算小值取 ） 。 m已知重復(fù)定位精度20um

29、，定位精度30um，故： 1、d m=52、 d m = 6d m = 5取兩種結(jié)果的最小值 um估算最小螺紋低徑絲杠要求預(yù)拉伸，取兩端固定的支承形式10fold 2 m =（2-8）pdme式中： ：滾珠絲杠副螺紋低徑（mm），e：楊氏彈性模擬2.1 10n 5 / mm 2 d 2m d m ：估算的絲杠最大允許軸向變形量（um）fo ：導(dǎo)軌靜摩擦力（n），fo=uow（uo為靜摩擦系數(shù)） l ：兩個(gè)固定支承之間的距離（mm）已知行程1400mm。滑座和刀架對絲杠的正壓力w=w1+w2=18000n，靜摩擦系數(shù)uo=0.2則：fo= 0 .2 18000 = 3600 n 1.2l= 14

30、00 + 140 10 = 1828 mm1036001828d 2 m = 5 = 44 .6 7 mmp52.1105）確定滾珠絲杠的規(guī)格代號選用 c a = 51500 n c am = 42750 n d 2 = 57 .3mm d2m=44.67mm6）確定滾珠絲杠的預(yù)緊力當(dāng)選擇預(yù)緊螺母式的滾珠絲杠副時(shí)需要確定預(yù)緊力fp，預(yù)緊力大小必須合適，過小不能保證無間隙傳動(dòng)；過大將使驅(qū)動(dòng)力矩增大，效率降低，壽命縮短。預(yù)緊力應(yīng)不超過最大軸向負(fù)載的1/3。1 f p = f max （2-9）3其中f max =9500n，則f p 3167 n7）行程補(bǔ)償值與預(yù)拉伸力的計(jì)算12行程補(bǔ)償值對于兩端

31、固定支承，需要預(yù)拉伸的滾珠絲杠副應(yīng)規(guī)定目標(biāo)行程補(bǔ)償值c，并計(jì)算預(yù)拉伸力c = a d t l u （2-10）式中：c：行程補(bǔ)償值（um）d d t：滾珠絲杠溫度變化值23度， t溫差取值3度a ：絲杠的線膨脹系數(shù)11.8 10 -6 /度lu：滾珠絲杠副的有效行程（mm）lu 工作臺 行程（lk）+螺母長度（ln）+兩個(gè)安全行程（la）已知工作臺行程1400mm，螺母長度175mm，la=（24） ph=30mm-6（mm則 l u 1400 + 175 + 60 1640 ） c = 10 3 1640 10 3 = 58 um 11.8預(yù)拉伸力md2dlae22 f t = = a d

32、t = 1 .9 5 d td 2 （2-11） l4d 2：滾珠絲杠副螺紋底徑（mm） 式中： t 預(yù)拉伸力（n），fe：楊氏彈性模量 2 .1 10 5n / mm 2d t 溫差值取3度代入式2-11中得： 已知 d 2 = 57 .3mm ， 57 f t = 1 .9 5 3 .3 2 = 19207 n8）確定滾珠絲杠副支承用的軸承代號、規(guī)格軸承所承受的最大軸向載荷= f f bmax t + f （2-12）式中 f t：滾珠絲杠預(yù)緊拉伸力（n）f max ：最大軸向負(fù)載（n）已知 f max =9500n， 19207 n 代入式 2 - 2 中得： f b max n f t

33、 28707選用推力軸承d8210查樣品得： a = 41800 n f f b max = n c287079）伺服電機(jī)的選擇伺服電機(jī)的選用因考慮：最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩不得超過電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩：電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負(fù)載慣量匹配；快速移動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)矩不得超過伺服電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。負(fù)載慣量計(jì)算1滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 j s4-124-122= 0 2100 j s = 0 .7 7 d 0 l 10 .7 7 63 10 0 .0 254 （ kg / m ） 2式中 d 0：滾珠絲杠公稱直徑（mm），l：滾珠絲杠長度（mm）2小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 j 1412 j 1 = 7 d 10 - = 0 .7 60 4

34、 10 - 12 0 .0 003 （ kg / m 2） 0 .7b 7 35113式中d ，l：滾珠絲杠長度（mm） 0：滾珠絲杠公稱直徑（mm）dd式中 1：小齒輪分度圓直徑（mm）， mz 1 = 3 20 = 60 （ mm ） 1 =b：齒輪寬度（mm）3大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 j 24-124-122 30 j 2 = 0 .7 7 d 2 b 10 = 0 .7 7 180 10 0 .0 242 （ kg / m ）式中 d 2 ：大齒輪分度圓直徑（mm）， mz 2 = 3 = 180 （ mm ） d 2 = 604移動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 j wph2102-6-62j=（）w10

35、=（） 0（kg 1800 10 .0 045 / m ） w 2p6.28p 式中 ，w：滑座及刀架質(zhì)重（kg） h：滾珠絲杠副的導(dǎo)程（mm）5負(fù)載拆算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jrjr= j1+ j + i2 ( j 2 + j s w )122( ) ( 0 = 0.0003 + .0242 + 0 . 0254 + 0 .0045 ) = 0 .0063 ( kg / m ) 3作用在滾珠絲杠副上各種轉(zhuǎn)矩的計(jì)算1外加載荷產(chǎn)生的摩擦力矩 t （ fnm）fph-3t= 10 （2-13） f 2ph式中 p h：滾珠絲杠副的導(dǎo)程（mm）h ：未預(yù)緊的滾珠絲杠副效率，1、2、3級精度的絲杠取0.

36、9 f：作用在滾珠絲杠副上的外加軸向載荷p 已知：作用在滾珠絲杠副上的最大外加軸向載荷f=11000n， h=10mm代入式2-13中得：1100010-3t=10 f = 19 .5 n m 2p0.9p2滾珠絲杠副預(yù)加載荷 f p產(chǎn)生的預(yù)緊力矩 t （ n m ）fpph1-h2 t p = 10 -3 （2-14） 22ph= 10已知 f p = 3167 n ， p h mm ， h = 0 .9 代入式 2 - 14 得：3167101-0.9210-3=21.4nm t p = 2 2p0.9（當(dāng)電機(jī)靜止升速至n max 時(shí)的加速轉(zhuǎn)矩 t am n m ）2pnmax6.2830

37、00t=j=0.0063 am = 4 .9 5 n m 60ta600.4式中j：負(fù)載拆算到電機(jī)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（nm）t ：加速時(shí)間（s） a4電機(jī)連續(xù)工作的最大轉(zhuǎn)矩 t （ fnm）t m = t f + t p ） i = 19 .5 + 21 .4 ） / 3 = 13 .6 3 n （m式中i：傳動(dòng)比，電機(jī)與絲杠為一級減速i=1/3145快速空載啟動(dòng)時(shí)電機(jī)所需的轉(zhuǎn)矩t（nm）t =5 +18.5 t am + t m = 4 .9 13 .6 3 = 8 n m電機(jī)的選擇與驗(yàn)算根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)選擇1fk7101-5af71-1ago交流伺服電機(jī)其額定轉(zhuǎn)速 n n =3000r/min，

38、額定轉(zhuǎn)矩mn=15.5nm，最大轉(zhuǎn)矩mo=27nm，-4轉(zhuǎn)矩慣量 j m = 79 .9 10 kg / m 2mnt = m n = 15 .5 n m f t 13 .6 3 n m o = 27 m f 18 .58 n m m =jr630.25p= = 0 .7 9 p 1 jm79.9因此1fk7101-5af71-1ago交流伺服電機(jī)能滿足慣量匹配和轉(zhuǎn)矩的要求。10）傳動(dòng)系統(tǒng)剛度滾珠絲杠副傳動(dòng)系統(tǒng)剛度主要取決去絲杠本身的抗壓剛度、支承軸承的軸向剛度和滾珠絲杠副中滾珠和滾道的接觸剛度。絲杠最小抗壓剛度1絲杠最小抗壓剛度2d2、57.322 k smin = 6 .6 10 = 6

39、.6 10 2 = 1005 n / um l12156式中k ：最小抗壓剛度（n/um），d2：絲杠螺紋底徑（mm） sminl 1：固定支承距離（mm）2絲杠最大抗壓剛度 d22l12k smin = 6 .6 10 （2-15） 4lo（l1-lo）257.32 = 6 .6 2156 10 =2097n/um4300（2156-300）式中k smin 最大抗壓剛度（n/um），d2：絲杠螺紋低徑（mm）l1：固定支承距離（mm），lo：絲杠螺母在行程始點(diǎn)距最近端支承的距離（mm）支承軸組合剛度1一對預(yù)緊軸承的組合剛度z 2 *f amax k bo = 2 1 .9 5 d q （2

40、-16）k式中 bo ：一對預(yù)緊軸承的組合剛度（n/um）d q ：推力軸承滾珠直徑（mm），z：推力軸承滾珠數(shù)量d q=11mm z=16f amax ：最大軸向工作載荷（n）， f amax 為預(yù)緊載荷的3倍n f amax = 3 9500 = 285002k 1 .9則： bo = 2 5 16 28500 = 1682 n2支承軸承組合剛度15k對于兩端固定支承， b = 2 k bo則： b 1682 = 3364 n / k= 2um式中 b ：支承軸承組合剛度（n/um） k3滾珠絲杠副滾珠和滾道的接觸剛度1fp3,（ kc = k c ） （2-17） 0.1ca式中kc：滾

41、珠和滾道的接觸剛度（n/um）k c ,=2023n/umfp：滾珠絲杠副預(yù)緊力（n），fp=3167nca：額定動(dòng)載荷（n），ca=51500n13167則： = 2023 ） 3= 1720 n / um kc（0.15150011）剛度驗(yàn)算及精度的選擇1傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度k計(jì)算1111=+ （2-18） kkskbkc式中ks：絲杠抗壓剛度（n/um），kb：支承軸承組合剛度（n/um） kc：滾珠和滾道的接觸剛度（n/um）1111=+ kminksminkbkc11111=+ n/um kmin1005336417205341111 = + + ksminkminkbkc11111=+

42、k 2097 3364 1720 737max2驗(yàn)算傳動(dòng)系統(tǒng)剛度考慮軸向剛度對傳動(dòng)精度的影響，要求最小傳動(dòng)系統(tǒng)剛度1.6fo1.6uow k min = （2-19） dsds式中fo：導(dǎo)軌靜摩擦力（n），uo為靜摩擦系數(shù)，uo=0.2w：正壓力，滑座和刀架對絲杠的正壓力w=w1+w2=18000nd s：機(jī)床的反向死區(qū)誤差，已知反向差值或重復(fù)定位精度20um1.6fo= 1.60.218000 n/um = 288ds20故： min = 534 f 288 滿足剛度要求 k3傳動(dòng)系統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差1111f o （6um d k = - ） = 3600 （ -） = 1 .8 k

43、minkmax5347374確定精度16v 300 p ：任意300mmp p 0 .8 定位精度 - d k已知定位精度為30um/300，則： p p 30 - 1 .8 6 = 22 .1 um v3000 .81um絲杠精度取為3級 v 300 p = 12 um p 22 .5確定滾珠絲杠副的規(guī)格型號以確定的型號：ffzd，絲杠公稱直徑：63mm，導(dǎo)程：10mm，螺紋長度：1910mm，絲杠全長：2359mm，選擇p類3級精度。滾珠絲杠副零件圖如圖2-9。ffzd確定滾珠絲杠副的規(guī)格型號： 6310 - 4 - p 3 / 2359 191012）驗(yàn)算滾珠絲杠副臨界壓縮載荷fc d2

44、25fc=k1k210 lc12 （3-20）式中k1：安全系數(shù)，絲杠水平安裝k1=1/3k2：支承系數(shù)，絲杠兩端固定k2=4d2：絲杠螺紋底徑（mm）lc1：滾珠絲杠副的最大受壓長度（mm），lc1=1800mm157.34則：f 2 5 = 443621 n f f max = 11000 n c =4 1031800n c的校驗(yàn) 13）滾珠絲杠副的極限轉(zhuǎn)速極限轉(zhuǎn)速也稱危險(xiǎn)轉(zhuǎn)速即在高速情況下產(chǎn)生共振時(shí)所達(dá)到的轉(zhuǎn)速，此現(xiàn)象會造成產(chǎn)品質(zhì)量下降，加工機(jī)床損壞。為了保證絲杠工作的安全可靠，要求絲杠的最高轉(zhuǎn)速不得超過極限轉(zhuǎn)速。 60leid27n=k1=f10 c 2pa 2 （2-21） 2plc

45、2lc2n c：臨界轉(zhuǎn)速（r/min）式中 ，d2：絲杠螺紋底徑（mm）f：與支承形式有關(guān)的系數(shù)，絲杠兩端固定f=21.9lc2：臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長度（mm），lc2=180057.3n2= 3873n max則： c = 21 .9 10 7 r/min f = 750 r/min 1800（1） z軸滾珠絲杠和電機(jī)的選擇與計(jì)算 2圖2-9 x軸滾珠絲杠副零件圖17z軸滾珠絲杠副和和電機(jī)的選擇與計(jì)算與x軸相似，過程省略。ffzd6310選擇滾珠絲杠副的型號為： - 4 - p 3 / 2300 1340 ，交流伺服電機(jī)型號為：1fk7101-5af70-1aho。滾珠絲杠副零件圖如圖2-10所示

46、。2.5本章小結(jié)根據(jù)改造后機(jī)床要求達(dá)到的精度，半閉環(huán)控制精度高，安裝調(diào)試方便，適用于要求較高的機(jī)床改造。機(jī)床改造要盡可能的采用低摩擦的傳動(dòng)副，滾珠絲杠副具有傳動(dòng)效率高，定位精度和重復(fù)定位精度高，工作可靠的優(yōu)點(diǎn)。用滾珠絲杠替代滑動(dòng)絲杠，可以大大提高了機(jī)床的定位精度和傳動(dòng)效率。本章主要介紹了ca5225立車進(jìn)給系統(tǒng)的改造方案，滾珠絲杠副及伺服電機(jī)的參數(shù)計(jì)算與選用。 圖2-10 z軸滾珠絲杠副零件圖第三章 ca5225立車伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本次改造x、z軸伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用siemens 611u驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和1fk7伺服電機(jī)，選用脈沖編碼器作為位置檢測元件，達(dá)到數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的半閉環(huán)控制。3.1.1伺服系

47、統(tǒng)伺服系統(tǒng)主要由伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)及位置檢測反饋裝置等組成。伺服電機(jī)是系統(tǒng)的執(zhí)行元件，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)則是伺服電機(jī)的動(dòng)力源。根據(jù)接受指令的不同伺服單元有脈沖式和模擬式之分，而模擬式伺服單元按電源種類又分為直流伺服單元和交流伺服單元。驅(qū)動(dòng)裝置有步進(jìn)電機(jī)、直流和交流伺服電機(jī)。從某種意義上講，機(jī)床性能好壞主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)器。3.1.2強(qiáng)電控制柜它主要用來安裝機(jī)床強(qiáng)電控制的各種電氣元件，和提供伺服系統(tǒng)、plc等一些弱點(diǎn)控制系統(tǒng)的輸入電源，以及各種短路、過載、欠壓等電氣保護(hù)外，主要在plc的輸出接口與機(jī)床各類輔助裝置的電氣執(zhí)行元件之間起橋梁連接作用，即控制機(jī)床輔助裝置的各種交流電機(jī)、液壓系統(tǒng)電磁閥或電

48、磁離合器等，另外，它也與機(jī)床操作面板的按鈕連接。強(qiáng)電控制柜由各種中間繼電器、接觸器、變壓器、電源開關(guān)、接線端子和各類電氣保護(hù)元器件等構(gòu)成。3.1.3輔助裝置18主要包括液壓控制系統(tǒng)、潤滑裝置、切削液裝置、排屑裝置、過載與限位保護(hù)功能等部分。機(jī)床加工功能與類型不同，所包含的部分也不同。圖3-1驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電源模塊、功率模塊和速度環(huán)控制模塊組成。驅(qū)動(dòng)電源模塊將三相交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)?60v直流，直流電通過直流母線為功率模塊供電，伺服控制模塊根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的速度指令，控制伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)器的電源模塊沒有制動(dòng)電阻，而采用再生制動(dòng)。就是說在制動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)器的作用就像發(fā)電機(jī)。采用再生制動(dòng)的方式，可以達(dá)到快

49、速的制動(dòng)效果，同時(shí)可以節(jié)約能量。對于此類采用再生制動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器，對其上電和斷電必須嚴(yán)格按照驅(qū)動(dòng)器所要求的控制時(shí)序進(jìn)行控制。必須在直流母線開始放電后，才能切斷電源模塊的三相進(jìn)線電源。在驅(qū)動(dòng)器電源模塊還配備了三個(gè)控制信號：端子48（控制接觸器）控制接觸器的接通，可使直流母線充電； 端子63（脈沖使能）激活驅(qū)動(dòng)器的脈沖控制邏輯；端子64（驅(qū)動(dòng)使能）驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入工作狀態(tài)；在驅(qū)動(dòng)器電源模塊還有兩個(gè)狀態(tài)信號：端子72（就緒狀態(tài)）表示所有驅(qū)動(dòng)器模塊均進(jìn)入就緒狀態(tài)；端子52（故障狀態(tài)）表示驅(qū)動(dòng)器過熱，或過載狀態(tài)；伺服驅(qū)動(dòng)器有三種不同的工作狀態(tài)，即自由狀態(tài)、工作狀態(tài)和制動(dòng)狀態(tài)。上電過程中，首先接通驅(qū)動(dòng)器端子48，這

50、是驅(qū)動(dòng)器的直流母線開始充電；經(jīng)過延時(shí)之后可以接通驅(qū)動(dòng)器端子63，接通驅(qū)動(dòng)器脈沖使能；再經(jīng)過延時(shí)之后，或由操作人員通過機(jī)床控制面板上的伺服使能按鈕，或者由plc延時(shí)后自動(dòng)接通驅(qū)動(dòng)器控制使能端子64.通常機(jī)床的操作面板上設(shè)有伺服使能按鈕，用來接通控制器的控制使能?？刂剖鼓芙油ê?，驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入工作狀態(tài)。斷電時(shí)，首先斷開端子64，使驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，與之連接的主軸和進(jìn)給軸迅速制動(dòng)。通常通過急停按鈕直接控制端子64，使各軸可以在緊急情況下快速制動(dòng)。3.2.1伺服系統(tǒng)的初次通電伺服系統(tǒng)初次通電之前一定要詳細(xì)閱技術(shù)資料，必須嚴(yán)格檢查各部件供電的正確性，以及信號接口連接的正確性，否則可能導(dǎo)致硬件損壞。初次通電

51、前，應(yīng)檢查下列內(nèi)容：檢查三相交流電源（380v ac）供電回路中各相之間有無短路，各部件的斷路器連接是否正確，各斷路器的電流設(shè)定是否正確；檢查直流（24v dc）供電回路有無短路，斷路器電流設(shè)定是否正確； 檢查各部件之間的連接，如控制面板與輸入/輸出模塊的連接、機(jī)床信號與輸入/輸出模塊之間的連接、總線的連接，特別是各伺服電機(jī)信號、動(dòng)力電纜 19的連接。伺服電機(jī)的信號、動(dòng)力電纜必須與其驅(qū)動(dòng)器的接口一一對應(yīng)，不能錯(cuò)位；檢查數(shù)字輸入/輸出信號公共端得連接；檢查各部件保護(hù)接地的連接，檢查接地導(dǎo)線的規(guī)格是否符合要求； 檢查在機(jī)床的工作現(xiàn)場是否可以提供保護(hù)接地；檢查驅(qū)動(dòng)器直流母線的導(dǎo)流條是否牢固連接，防護(hù)蓋是否已經(jīng)關(guān)閉； 只有在保證各路電源、各種信號線路和電纜的連接正確無誤后，才能通電試車。而且在首次通電時(shí)，各電源回路應(yīng)該一路一路的分別接通，以確保安全。3.2.2驅(qū)動(dòng)器的調(diào)試伺服驅(qū)動(dòng)器所執(zhí)行的任務(wù)是速度控制和電流控制