电子科学技术电子科学技术第 02 卷第 02 期 Electronic 2015 年 Science 3 月 & Technology Electronic Science & Technology Vol.02 No.02 Mar.2015 年 数控机床伺服系统改造的研究与应用 冷溪 ( 中航工业沈阳黎明航空发动机 ( 集团 ) 有限责任公司运行保障中心, 辽宁沈阳,110043) 摘要 : 本文以 CK3263B 数控车床为研究对象 对该机床的直流伺服系统进行升级改造 通过分析交流伺服电动机的转矩特性 确定了交流伺服电动机与伺服放大器的型号与规格 以及采取半闭环的控制方式 文中阐述了伺服控制的概念与 HRV High Response Vector Control 控制技术在伺服放大器上的技术应用 重点研究了电机选配过程中的三个技术指标 最大切削负载转矩 惯量匹配和空载加速转矩 经过伺服升级后的机床取得了良好的实际应用效果 有借鉴与推广价值 关键词 : 交流伺服电动机 伺服系统 HRV 控制技术 负载惯量中图分类号 : TP273+.2 文献标识码 :A 文章编号 : 2095-8595 (2015) 02-172-05 电子科学技术 URL: http//www.china-est.com.cn DOI: 10.16453/j.issn.2095-8595.2015.02.010 The Research and Application of Servo Control System in CNC Machine Tools Xi Leng (AVIC Shenyang Liming Aero-Engine, Group, Corporation Ltd., Shenyang, Liaoning, 110043, China) Abstract: This article aims to research CK3263B CNC lathe as the object, and upgrades DC servo system of the machine tool. Through the analysis of the torque characteristics of AC servo motor, determines the AC servo motor and servo amplifier type and specification, and make sure to take a half closed loop control mode. This paper expounds the concept of Servo Control and HRV (High Response Vector Control) technology application of control technology on the servo amplifier. Research is mainly focused on motor matching three technical indicators: the biggest cutting load torque, moment of inertia matching and noload speed torque. After the servo upgrade of machine tool has obtained the good application effect, have reference and popularization value. Key words: AC Servo Motor; Servo system; HRV Control technology; The Load moment of inertia 引言 CK3263B 90 FANUC 6T 172
第 02 期 ZX 1 伺服系统概述 1.1 伺服系统的基本概念 [1] 1.2 伺服系统的技术要求 [2] 1 0.01~0.001mm 2 3 4 5 冷溪 : 数控机床伺服系统改造的研究与应用 2 交流进给伺服系统的改造 2.1 交流伺服电机概述 2090 2.2 交流伺服电机的分析与选择 FANUC 0i-TD αif40/3000 1 [3] 1 [3] 173
电子科学技术 Electronic Science & Technology 2015 年 kw [4] 2.2.1 最大切削负载转矩不得大于电动机的额定转矩 (1) (1) F max N i η/ P h /m T f 1 N.m T f 2 //N.m [5] (1) θ J T 2 2 3 4 5 3 ωrad/s ω k rad/s v i m/s m i kg J k kg m 2 4 4 5 5 2.2.2 电动机的转子惯量应与负载惯量匹配 Jθ θ NC θ J θ J m J J m kg ρ kg m 3 ρ=7.8 10 3 kg/m 3 D d l m 4 5 J 1 J 2 J 3 J 2 J 3 2J M J L 4J L αif40/3000 [6] 2.2.3 快速移动时的加速性能 J M 174
第 02 期 冷溪 : 数控机床伺服系统改造的研究与应用 6 6 7 7 3 95% 4 98.2%3 4 X MOTOR FANUC αif40/3000 A06B-0257-B401 2 αif40/3000 [7] FANUC 0i αisv160/160 (A06B-6117-H211) [8] F.Blaschke 1971 Z MOTOR FANUC αif40/3000 A06B-0257-B101 1 αif40/3000 [9] FANUC 1 αi [6] HRV High Response Item Unit α22/3000ii α30/3000i α40/3000i α40/3000i(wifh fan) kw 4.0 7.0 6.0 9.0 Hp 5.4 9.4 8.0 12.1 Nm 22 30 38 53 kgf cm 224 306 388 541 1/min 3000 3000 2000 2000 kg 0.012 0.017 0.022 0.022 kgf cm s 2 0.12 0.17 0.22 0.22 kg 29 40 51 53 2 αif40/3000 2.3 伺服驱动器的分析与选择 FANUCαiF40/3000 CNC Vector Control 3 3 HRV HRV HRV HRV AC 175
电子科学技术 Electronic Science & Technology 2015 年 DC HRV DC [10] 1 20% 11% 2 3 X 4 10% 5 3 结论 3 αi 参考文献 [1]. [M].:, 2002. [2],[M],:, 1992. [3] FANUC AC SERVO MOTOR αi/βi series, B-65262en. [4] [5] [M],:, 1986. [M],:, 1993. [6] [7] FANUC AC SERVO MOTOR αi/βi series, B65270CM/06. FANUC Series 0i/00i/0i Mate-MODEL D CONNECTION MANUAL(HARDWARE), B-64303EN/02. [8] FANUC Series 0i-MODEL D/0i-Mate-MODEL D, 4 αi [11] 2.4 伺服控制方式的选择 [9] [10] B64302CM/01..[M].:, 2003.7. FANUC0i-TB( PLC / ). P1 NC [11] BEIJING-FANUC 0i-C/0I MATE C, B64113C/02. 作者简介 : 冷溪 (1982-) 本科 工程师 研究方向 : 数控技术 E-mail: stream0914@126.com 176