• 關(guān)鍵詞： 庫馬克 ES850H
• 摘要：庫馬克ES850H系列驅(qū)動器在新型多功能機(jī)床的應(yīng)用，該機(jī)床的特點是可高速雕洗、高速鉆孔，高精度攻牙。主軸電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速達(dá)30000rpm/1000Hz，驅(qū)動器始終工作在帶編碼器的速度閉環(huán)模式。在中高速雕洗鉆孔要求速度波動小于0.1%，低速攻牙要求動態(tài)定位誤差小于±5個脈沖。

一、行業(yè)概述

1、機(jī)床簡介及分類

　　機(jī)床：是指制造機(jī)器的機(jī)器，也稱工作母機(jī)或工具機(jī)，習(xí)慣上簡稱機(jī)床。

分類：一般分為金屬切削機(jī)床、鍛壓機(jī)床和木工機(jī)床等。現(xiàn)代機(jī)械制造中加工機(jī)械零件的方法很多，除切削加工外，還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓等，但凡屬精度要求較高和表面粗糙要求加工成較細(xì)的零件，一般都需要在機(jī)床上用切削的方法進(jìn)行最終加工。

　　金屬切削機(jī)床包括：車床、磨床、刨床、鉆床、雕銑機(jī)、加工中心、機(jī)床高速主軸等等。

　　數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機(jī)床，其較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。后面我們一般遇到的都是數(shù)控類機(jī)床變頻應(yīng)用。

2、機(jī)床高速主軸工藝需求和指標(biāo)

2.1、機(jī)床主軸：

電主軸是將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù)，電主軸是一套組件，它包括電主軸本身及其附件：電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置（水冷油冷）、內(nèi)置編碼器、換刀裝置等等。

2.2、數(shù)控機(jī)床主軸在采用變頻驅(qū)動時，對變頻器有如下幾方面的技術(shù)要求：

2.2.1 穩(wěn)速精度：指主軸運轉(zhuǎn)穩(wěn)定運行時的轉(zhuǎn)速波動誤差，一般開環(huán)控制要求在3%以內(nèi)，閉環(huán)控制要求在0.3%以內(nèi)。

2.2.2 急加/減速：為了提高工作效率，要求變頻器的加減速時間盡管短，一般要求在3~5秒完成。

2.2.3 避免超調(diào)現(xiàn)象：變頻器從一個速度變化到另一個速度時的震蕩指標(biāo)，一般要求超調(diào)量越小越好。

2.2.4 低速重切削要求：在加工一些工件時需要變頻器低頻大轉(zhuǎn)矩輸出，低速重切削是衡量變頻器是否適合在數(shù)控機(jī)床主軸應(yīng)用的最重要的指標(biāo)。

2.2.5 高可靠性：由于機(jī)床加工材料的特殊性，現(xiàn)場金屬粉塵、油污、潮濕等惡劣環(huán)境，需要變頻器更高的防護(hù)等級；

2.2.6 高速閉環(huán)矢量及定位：某些主軸設(shè)備需要幾萬轉(zhuǎn)速度，做閉環(huán)矢量控制，實現(xiàn)定位控制功能，機(jī)床剛性攻絲工藝要求主軸做定位控制，0速力矩保持進(jìn)刀。

3、機(jī)床高速主軸剛性攻絲

剛性攻絲：加工內(nèi)螺紋絲時，同步控制主軸的旋轉(zhuǎn)和Z 軸的進(jìn)給量，這樣攻絲的精度可以得到保證，這個過程就叫做剛性攻絲。

剛性攻絲要求進(jìn)刀時，主軸處于定位狀態(tài)，這樣每次進(jìn)刀時的刀口位置是一致的。攻絲和出刀的速度同步，速度精度要求極高，這樣才能保證主軸出刀時，螺紋絲不會被弄壞。

二、剛性攻絲工藝參考品牌及對比

1、機(jī)床高速主軸做剛性攻絲，變頻器可選品牌

　　目前，國產(chǎn)變頻器能夠滿足主軸做剛性攻絲的不多，庫馬克ES850H及某國產(chǎn)主流產(chǎn)品可以滿足行業(yè)需求，我司產(chǎn)品從調(diào)試性能指標(biāo)來看占優(yōu)勢；

2、攻絲數(shù)據(jù)對比

　　庫馬克變頻器可攻M3~M10的螺孔，最高可攻到M10螺孔；某國產(chǎn)主流產(chǎn)品最高只能攻到M8螺孔，攻絲時存在抖動現(xiàn)象。

3、性能對比

　　從加工螺孔型號數(shù)據(jù)對比來看，庫馬克變頻器擁有更高的低頻力矩，更高的穩(wěn)速精度。

三、ES850H系列機(jī)床主軸行業(yè)應(yīng)用關(guān)鍵點

1、機(jī)床主軸高速3萬轉(zhuǎn)，滿足閉環(huán)矢量控制；

2、精準(zhǔn)的定位控制功能，保證主軸進(jìn)刀口位置一致；

3、需要攻絲時，穩(wěn)速精度高（ES850H閉環(huán)速度精度±0.01%）、加減速響應(yīng)時間快（3秒甚至更低的加減速時間）、低速切削力矩大（最高可攻M10螺孔）；

4、變頻器配合機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)工作，包括接收和反饋系統(tǒng)速度脈沖信號，端子啟停控制等等；

5、使機(jī)床實現(xiàn)一機(jī)多用，既要實現(xiàn)高速和中速雕銑、打磨、鉆孔，也要實現(xiàn)低速剛性攻絲；

6、ES850H系列變頻器電氣密閉結(jié)構(gòu)，更好的適應(yīng)現(xiàn)場惡劣環(huán)境；

四、調(diào)試過程

1、閉環(huán)矢量控制參數(shù)設(shè)置及調(diào)試過程

1）、設(shè)置63組電機(jī)銘牌參數(shù)，啟動變頻器做電機(jī)參數(shù)靜止自學(xué)習(xí)。

2）、將編碼器信號線（8根信號線）正確接入PG卡端子，設(shè)置P63.07為1（閉環(huán)矢量控制模式），設(shè)置P61.00編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，測試運行閉環(huán)矢量控制。

3）、觀察閉環(huán)矢量控制運行狀態(tài)，適當(dāng)調(diào)整23組參數(shù)速度環(huán)比例增益和積分時間，包括P23.02電流環(huán)比例增益和P40.07位置環(huán)比例增益，直到電機(jī)運行狀態(tài)穩(wěn)定。

2、調(diào)試定位控制功能

　　設(shè)置P40.00為1伺服控制使能，仿真端子DI5使能（P40.01位置控制使能信號）、將主軸用紅筆做好標(biāo)記，測試主軸定位功能。

3、結(jié)合系統(tǒng)做剛性攻絲

　　將系統(tǒng)信號線正確接入變頻器控制端子（啟停正反轉(zhuǎn)及繼電器輸出信號），系統(tǒng)速度脈沖信號接入PG卡（4根線），PG卡（6根線）反饋當(dāng)前運行速度脈沖信號給系統(tǒng)。  

剛性攻絲生產(chǎn)過程：

首先，主軸刀鉆初孔。

然后，更換刀口攻螺紋絲。主軸加工螺紋孔前，主軸定位使能，RO1繼電器輸出定位完成信號給系統(tǒng)，此時主軸刀口定位力矩保持，以相同的位置進(jìn)刀，系統(tǒng)給定脈沖速度信號，主軸提速做攻絲環(huán)節(jié)，當(dāng)螺紋深度達(dá)到，系統(tǒng)停車，反向運行回刀，當(dāng)?shù)犊陔x開螺紋孔，再次做強制定位使能，進(jìn)入第二個螺紋孔攻絲流程。此過程中，攻絲和回刀要求速度精度非常高，保證螺紋絲在回刀時不會弄壞。

分別做M3~M10不同型號螺紋孔攻絲，觀察變頻器輸出電流及主軸運行情況。

4、系統(tǒng)接線和參數(shù)設(shè)置

1）、系統(tǒng)接線

2）、參數(shù)設(shè)置

五、現(xiàn)場圖片

結(jié)論：

　　庫馬克ES850H系列驅(qū)動器在多功能新型機(jī)床上成功應(yīng)用，用戶對加工效果滿意，且接線簡單，需要調(diào)試參數(shù)較少，便于推廣應(yīng)用。