1、行業(yè)概述

1.1機(jī)床簡(jiǎn)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(jiǎn)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?，F(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(dòng)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(dòng)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。

1.2機(jī)床高速主軸工藝需求和指標(biāo)

1.2.1、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(rùn)滑器、冷卻裝置（水冷油冷）、內(nèi)置編碼器、換刀裝置等等。

1.2.2、數(shù)控機(jī)床主軸在采用變頻驅(qū)動(dòng)時(shí)，對(duì)變頻器有如下幾方面的技術(shù)要求：

1.2.2.1穩(wěn)速精度：指主軸運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)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)。

1.2.2.2急加/減速：為了提高工作效率，要求變頻器的加減速時(shí)間盡管短，一般要求在3~5秒完成。

1.2.2.3避免超調(diào)現(xiàn)象：變頻器從一個(gè)速度變化到另一個(gè)速度時(shí)的震蕩指標(biāo)，一般要求超調(diào)量越小越好。

1.2.2.4低速重切削要求：在加工一些工件時(shí)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)。

1.2.2.5高可靠性：由于機(jī)床加工材料的特殊性，現(xiàn)場(chǎng)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(jí)；

1.2.2.6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(shí)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。

1.3機(jī)床高速主軸剛性攻絲

剛性攻絲：加工內(nèi)螺紋絲時(shí)，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(gè)過程就叫做剛性攻絲。

剛性攻絲要求進(jìn)刀時(shí)，主軸處于定位狀態(tài)，這樣每次進(jìn)刀時(shí)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(shí)，螺紋絲不會(huì)被弄壞。

2、剛性攻絲工藝參考品牌及對(duì)比

2.1機(jī)床高速主軸做剛性攻絲，變頻器可選品牌

目前，國(guó)產(chǎn)變頻器能夠滿足主軸做剛性攻絲的不多，庫(kù)馬克ES850H及某國(guó)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(shì)；

2.2、攻絲數(shù)據(jù)對(duì)比

庫(kù)馬克變頻器可攻M3~M10的螺孔，最高可攻到M10螺孔；某國(guó)產(chǎn)主流產(chǎn)品最高只能攻到M8螺孔，攻絲時(shí)存在抖動(dòng)現(xiàn)象。

2.3、性能對(duì)比

從加工螺孔型號(hào)數(shù)據(jù)對(duì)比來看，庫(kù)馬克變頻器擁有更高的低頻力矩，更高的穩(wěn)速精度。

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

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

3.2、精準(zhǔn)的定位控制功能，保證主軸進(jìn)刀口位置一致；

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

3.4、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(hào)，端子啟?？刂频鹊?；

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

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

4、調(diào)試過程

4.1、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(dòng)變頻器做電機(jī)參數(shù)靜止自學(xué)習(xí)。

2）、將編碼器信號(hào)線（8根信號(hào)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(cè)試運(yùn)行閉環(huán)矢量控制。

3）、觀察閉環(huán)矢量控制運(yùn)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(shí)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(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。

4.2、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(hào)）、將主軸用紅筆做好標(biāo)記，測(cè)試主軸定位功能。

4.3、結(jié)合系統(tǒng)做剛性攻絲

將系統(tǒng)信號(hào)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(hào)），系統(tǒng)速度脈沖信號(hào)接入PG卡（4根線），PG卡（6根線）反饋當(dāng)前運(yùn)行速度脈沖信號(hào)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(hào)給系統(tǒng)，此時(shí)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(hào)，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(yùn)行回刀，當(dāng)?shù)犊陔x開螺紋孔，再次做強(qiáng)制定位使能，進(jìn)入第二個(gè)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(shí)不會(huì)弄壞。

分別做M3~M10不同型號(hào)螺紋孔攻絲，觀察變頻器輸出電流及主軸運(yùn)行情況。

4.4、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

5、現(xiàn)場(chǎng)圖片

結(jié)論：

庫(kù)馬克ES850H系列驅(qū)動(dòng)器通過優(yōu)化的控制算法設(shè)計(jì)帶來單位電流力矩最大化和快速精準(zhǔn)響應(yīng)的特性，使其在包含具有高頻轉(zhuǎn)速高及低頻力矩大且精度高的多功能新型機(jī)床上得以成功批量應(yīng)用，搭載該產(chǎn)品機(jī)床的終端用戶對(duì)機(jī)床的加工效果、加工效率充分滿意，加工制品品質(zhì)高且穩(wěn)定，同時(shí)，該驅(qū)動(dòng)器所具有的人性化、智能化設(shè)計(jì)，使得產(chǎn)品具有接線簡(jiǎn)單，需要調(diào)試參數(shù)較少和快速的特點(diǎn)，便于推廣應(yīng)用。