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中達電通上海分公司機電處 李曉東
摘 要：本文重點討論臺達ASD-B系列伺服系統(tǒng)在雕刻機行業(yè)的工程應(yīng)用原理以及伺服性能的詳細(xì)分析。
關(guān)鍵字：伺服雕刻機
1 引言
近年來，隨著國家經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，五金、廣告制品等行業(yè)對高速雕刻機的需求與日俱增，經(jīng)濟發(fā)達的華東地區(qū)市場伺服的需求達到幾千臺。數(shù)控高速雕刻機設(shè)備是伺服驅(qū)動技術(shù)產(chǎn)品的適用領(lǐng)域。數(shù)控雕刻機需要使用三臺伺服電機分別控制X，Y，Z三軸做高速進給，根據(jù)工作臺以及加工件體積和及重量等級不同，所選伺服電機的功率范圍一般在200W至1KW之間。數(shù)控雕刻機加工的樣品參見圖1。
圖1數(shù)控雕刻機加工樣品
2 客戶背景
本項目選用臺達ASD-B伺服驅(qū)動技術(shù)的客戶是國內(nèi)雕刻機行業(yè)的龍頭企業(yè)。該客戶作為國際知名企業(yè)，高速雕刻機對伺服的性能要求十分嚴(yán)格。客戶在此之前一直選用發(fā)達國家品牌的伺服系統(tǒng)，但由于進口品牌價格很高，性價比不是很理想，給生產(chǎn)成本加重了負(fù)擔(dān)，因此一直在尋找符合標(biāo)準(zhǔn)的國內(nèi)品牌。而當(dāng)該客戶首次試用臺達ASD-B伺服的產(chǎn)品時，發(fā)現(xiàn)臺達ASD-B伺服在技術(shù)含量和產(chǎn)品品質(zhì)方面已完全達到國際一流水平，但價格卻十分實惠，性價比非常之高。采用臺達ASD-B伺服的雕刻機，加工出來的產(chǎn)品其表面光潔度等精密加工質(zhì)量甚至超過同類進口品牌。小型模具雕刻機參見圖2。
圖2小型模具雕刻機
3 系統(tǒng)設(shè)計
3.1雕刻機系統(tǒng)架構(gòu)
（1）數(shù)控系統(tǒng)：采用客戶己研制開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)。
（2）主軸系統(tǒng)：采用一體式的電主軸，由臺達VFD-M系列變頻器驅(qū)動。
（3）進給驅(qū)動系統(tǒng)：滾珠絲桿+彈性連軸器+線性導(dǎo)軌+臺達ASD-B系列伺服驅(qū)動系統(tǒng)。
3.2機械特性和伺服性能分析
雕刻機的非移動部分剛性要求盡可能地好，而移動部分的剛性則要以靈活為前題，要設(shè)計得盡可能地輕巧一些，同時保持一定的剛性。機械設(shè)計通常采用超寬的立柱和橫梁，因為龍門式的結(jié)構(gòu)有極好的對稱性和極佳的剛性，它是高速切削設(shè)備的首選結(jié)構(gòu)。而對于移動部分有與數(shù)控銑顯著的不同之處是加寬了很多導(dǎo)軌與導(dǎo)軌之間的距離，以克服不良力矩的問題。
對于伺服性能的要求則是主要是針對伺服電機的轉(zhuǎn)子慣量有嚴(yán)格的要求，以保證伺服系統(tǒng)有很高的響應(yīng)頻率。在慣量滿足的條件下，同時要求伺服系統(tǒng)有良好的低速特性和極高的速度應(yīng)答性。
3.3 ASD-B系列伺服系統(tǒng)應(yīng)用簡介
（1）ASD-B伺服系統(tǒng)的特點
ASD-B是以PM型交流伺服馬達為對象的交流伺服控制系統(tǒng)（圖3）。ASD-B控制回路采用高速數(shù)字信號處理器（DSP），高速度精度的完成各種運動控制�？梢詫崿F(xiàn)位置、速度、扭矩以及混合等多種運動控制模式。ASD-B提供PI/PDFF控制架構(gòu)，具有自動增益調(diào)整方式以及馬達自動偵測等較全面的運動控制系統(tǒng)功能。
圖3 ASD-B交流伺服控制系統(tǒng)
（2）基于ASD-B的雕刻伺服控制設(shè)計
伺服相關(guān)參數(shù)設(shè)置參見表1。臺達ASD-B伺服系統(tǒng)調(diào)試畫面參見圖4。 表1 伺服相關(guān)參數(shù)設(shè)置
圖4 臺達ASD-B伺服系統(tǒng)調(diào)試畫面
4結(jié)束結(jié)
臺達ASD-B系列伺服系統(tǒng)在雕刻機行龍頭企業(yè)中應(yīng)用對于國產(chǎn)機電自動化系統(tǒng)技術(shù)在該行業(yè)形成突破有重大意義。項目對國產(chǎn)品牌伺服系統(tǒng)在數(shù)控雕刻機領(lǐng)域的高端應(yīng)用推廣起到十分積極的作用。
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