一、概述 廣東省某機(jī)床公司的兩軸通孔加工鉆床設(shè)備已經(jīng)落后，要求在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)改造。為此，時(shí)光科技公司提供了針對(duì)該項(xiàng)目的改造方案。 兩軸通孔加工鉆床的現(xiàn)狀： 1采用傳統(tǒng)的液壓設(shè)備加工精度低、效率不高； 2設(shè)備環(huán)境適應(yīng)能力不強(qiáng)； 3設(shè)備維護(hù)工作頻繁并且相對(duì)繁瑣。 為解決上述問(wèn)題，采用時(shí)光IMS系列伺服控制系統(tǒng)。其具有如下特點(diǎn)： 1可實(shí)現(xiàn)電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行于0.01Hz～250Hz工作范圍。 2電機(jī)運(yùn)行速率低于50Hz時(shí)可實(shí)現(xiàn)3倍電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩輸出，包括電機(jī)0Hz，鎖定時(shí)的3倍電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩輸出，有效地解決了工件加工過(guò)程中偶爾出現(xiàn)的堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 3內(nèi)置PLC功能（16入/13出），通過(guò)QMCL軟件編程的方式對(duì)所有I/O進(jìn)行自定義設(shè)計(jì)。 4使用QMCL語(yǔ)言編譯的程序，可以靈活的設(shè)定電氣零點(diǎn)，保證機(jī)械原位與電氣零點(diǎn)的可靠結(jié)合。由于各類補(bǔ)償是做為參數(shù)設(shè)定的，因此可根據(jù)實(shí)際的間隙改變作出相應(yīng)調(diào)整。 5系統(tǒng)參數(shù)任意設(shè)定電機(jī)運(yùn)行時(shí)的S曲線和轉(zhuǎn)矩限幅值。 二、項(xiàng)目實(shí)施介紹 首先將工件通過(guò)夾具固定在位于鉆床中央的工作臺(tái)上。按下“運(yùn)行”按鈕后，艙門關(guān)閉，位于工作臺(tái)兩端的驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)滾珠絲杠將帶有鉆頭的滑臺(tái)高速推進(jìn)至工件接近位，到達(dá)接近位后由控制器給出信號(hào)使鉆頭旋轉(zhuǎn)，然后按固有深孔加工循環(huán)進(jìn)行加工。為防止相對(duì)的兩鉆頭打刀，由控制器通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)兩驅(qū)動(dòng)電機(jī)互鎖功能。兩軸過(guò)孔專用加工鉆床的整體系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖 進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)由IMS伺服控制器進(jìn)行位置控制，通過(guò)編碼器（PG）構(gòu)成位置閉環(huán)系統(tǒng)。所有的限位開關(guān)、零位開關(guān)等信號(hào)直接聯(lián)入相應(yīng)的控制器做為控制信號(hào)。2臺(tái)伺服控制器利用內(nèi)部PLC功能，通過(guò)I/O信號(hào)或RS422/485通訊的方式與控制面板相連。 圖1 所示為單臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)動(dòng)刀頭的工件加工過(guò)程。首先將工件通過(guò)夾具固定在位于鉆床中央的工作臺(tái)上。即先加工至接近中線某位置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)會(huì)發(fā)出信號(hào)鎖住另外一邊的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使其進(jìn)入“暫?！睜顟B(tài)，待電機(jī)退回至安全位置后解除原電氣信號(hào)使另外一邊的驅(qū)動(dòng)電機(jī)繼續(xù)完成其自身的加工動(dòng)作。工件加工完成后，控制器給出相應(yīng)電氣信號(hào)打開艙門并且等待下次循環(huán)動(dòng)作的“運(yùn)行”開始。 軟件設(shè)定的“互鎖”信號(hào)分為“鎖定對(duì)方”（輸出）信號(hào)和“響應(yīng)鎖定”（輸入）信號(hào)，當(dāng)IMS控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)將滑臺(tái)推進(jìn)至接近中心線的某位置時(shí)（軟件設(shè)定），控制器會(huì)向另外一臺(tái)控制器給出“鎖定對(duì)方”信號(hào)。對(duì)方控制器接受到“響應(yīng)鎖定”信號(hào)后，如正工作在安全區(qū)內(nèi)，則正常運(yùn)行；如正在向前推進(jìn)并有可能發(fā)生打刀情況，則“暫?！笔够_(tái)停留在安全范圍內(nèi)直至“響應(yīng)鎖定”信號(hào)消失。發(fā)出“鎖定對(duì)方”信號(hào)的控制器在所控制的滑臺(tái)回退至安全范圍后，將“鎖定對(duì)方”信號(hào)取消以便另外一側(cè)滑臺(tái)的正常運(yùn)行。兩臺(tái)控制器本著“先入為主”的原則進(jìn)行互鎖動(dòng)作以保證加工時(shí)的高效率輸出。 三、項(xiàng)目效果 IMS伺服控制器調(diào)速比為1：5000，滑臺(tái)在該調(diào)速比下能夠可靠運(yùn)行，并滿足兩軸通孔專用加工鉆床的進(jìn)給要求。由于IMS伺服控制器采用的是輸出轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的“解耦控制”，在電機(jī)基頻（50Hz）以下能夠保證3倍電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的平穩(wěn)輸出。滿足滑臺(tái)機(jī)構(gòu)對(duì)于電機(jī)的低速大轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)輸出要求，以及在負(fù)載發(fā)生波動(dòng)時(shí)依然能夠保證進(jìn)給速率的穩(wěn)定與正常。IMS伺服控制器采用2500線編碼器，其位置控制范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)滑臺(tái)的。 實(shí)際工作范圍2m。經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)重復(fù)定位精度誤差為±0.002mm。使用QMCL語(yǔ)言可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的靈活動(dòng)作控制，可對(duì)滑臺(tái)動(dòng)作進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，將原設(shè)計(jì)方案4分鐘加工2件工件提高到3分10秒加工2件工件。時(shí)光IMS系列伺服控制器允許輸入電壓波動(dòng)范圍為±10％，滿足低電壓低轉(zhuǎn)速時(shí)大轉(zhuǎn)矩可靠輸出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。解決原電液伺服系統(tǒng)存在的噪音、振動(dòng)、漏油以及安裝、維護(hù)和調(diào)試過(guò)程中存在的問(wèn)題或缺陷。 四、評(píng)價(jià) 件加工周期由原來(lái)的4分鐘提升至3分10秒。對(duì)于設(shè)備使用廠家來(lái)說(shuō)效率就意味著產(chǎn)量和利潤(rùn)，令廠家感到欣喜和滿意。 系統(tǒng)具有極佳的可靠性與穩(wěn)定性，維護(hù)簡(jiǎn)便。相對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)備的液電伺服系統(tǒng)，因此極大地簡(jiǎn)化了設(shè)備維護(hù)工作。在整個(gè)調(diào)試階段IMS伺服控制器始終處于無(wú)故障運(yùn)行使廠家感到非常滿意。 簡(jiǎn)單明了的參數(shù)設(shè)計(jì)。IMS伺服控制器通過(guò)軟件設(shè)定來(lái)的參數(shù)含義可直接按照用戶的要求進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)，極大方便了設(shè)備操作者和使用者。 IMS伺服控制器內(nèi)部集成了PLC功能，I/O使用起來(lái)更加靈活方便，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)集成商整體設(shè)計(jì)方案難度，也減少了部分硬件成本