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AS100交流伺服系统在数控割料机上的应用

轴承开料切割机是中小型轴承制造通用设备之一，用于把棒料切割成一定厚度的轴承内圈、外圈坯料。

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图 1 轴承内外圈坯料切割

浙江某机械有限公司生产的某型数控割料机，采用两套750W伺服系统，负责切割刀具的X轴和Y轴的进给控制。现有产品大多采用英威腾伺服产品，性能上可以满足控制要求。也少量采用过汇川伺服产品，但因汇川伺服产品价格较高且性能不理想，市场份额不多。我公司AS100伺服系统能否满足控制要求？会有怎样的性能表现呢？在国产伺服竞技场上会取得怎样的成绩呢？初次亮相令人期待！

数控割料机电气原理

切割开料机的电气系统主要由PLC、触摸屏、伺服、电控液压泵、变频器及异步电机组成。其中PLC负责整个系统的控制。触摸屏主要负责切割长度、补偿参数等的信息输入。伺服主要负责钢管切割起点检测、进刀。电控液压泵主要负责钢管送料。主轴电机主要负责带动钢管转动，辅助完成切割动作。变频器主要负责主轴电机调速，变频器面板直接引到设备控制面板上，直接通过面板上的调试旋钮调速。

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图 2开料切割机电气组成

伺服驱动器在应用时工作在位置模式。

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表1

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图 3系统运动控制电气关系图

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图 4系统连接图

调试过程

电气安装完成后，首先进行点动测试，确认伺服运转是否正常并确认正转方向是否正确。分别对Y轴和X轴伺服进行点动测试，排除了接线错误，确认伺服系统运行正常。

运动正常后开始作实际工件加工测试。三维精工机械有限公司的技术负责人建议我们把驱动器的增益尽可能的调大，使驱动器的响应足够快才能满足应用要求。于是将驱动器的位置环比例增益调到280，速度环比例增益调到200，速度环积分时间调到10。调整完后开始作加工测试，切了20-30个工件后，发现加工重复性比较差，精度不能满足加工要求。经分析，厂家认为驱动器响应不够导致。于是继续增大位置环增益，将位置环比例增益调整到350，再重新测试。加工10个零件左右，发觉效果依然不明显，精度依然不能满足要求。

为了尽快地解决问题，于是开始检测传动机构。由于测试机器运行时间比较长，丝杆在运动的时候已经有些不顺畅了。为了让克服由于丝杆不顺畅而导致的运动平稳性变差，于是把速度环的比例增益设置为250，积分时间设置为5。电流环的比例增益设置为220。同时分析加工过程中的加工时序（如图5所示）。经过仔细分析能影响加工重复性和精度的主要是Y轴，为了保证加工精度除了客户放映的响应要够快外，还应确保Y轴运动的平稳性，速度波动尽可以的少，才能确保加工的重复性。为此采用高电流环、高速度环增益、中度位置环增益同时通过前馈提高位置环响应的控制策略。既提高速度平稳性的同时，又提高响应速度。于是将位置环增益设置为200，前馈增益设置为40。继续加工工件测试，加工了20多个零件后，加工精度可以满足要求，于是继续测试，加工到30多个左右发现误差慢慢加大，有累计误差出现。根据工艺特点出现累计误差的最大可能性是驱动器响应还不够快，于是将前馈由40增加到50，继续测试。测试两个多小时后，发现加工稳定，能满足加工要求。

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图 5 加工时序图

总结

根据客户反映，许多国产品牌伺服在数控割料机上进行过尝试，大多以失败告终，即便现在使用的英威腾伺服，也是经过了将近一周时间的调试才得以基本成功。我司AS100 伺服在割料机上应用，只经过简单的参数调整，就满足了工艺要求，达到设备性能指标，前后历时不过两天时间。由此可见，AS100伺服具有优异的性能，因而具有较好的适应性、可用性，在国产伺服中居于领先位置。相信AS100伺服系统经过一段时间的推广，一定会打出一片新天地，为公司的发展提供有力的推动力。