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步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用軸承磨床的控制系統(tǒng)比較

信息發(fā)布來源:直線步進(jìn)電機(jī)供應(yīng)商振合機(jī)電
我國在軸承磨床上采用步進(jìn)電機(jī)及其控制系統(tǒng)是從上個世紀(jì)九十年代開始的,十多年來,采用步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)的軸承磨床發(fā)展很快,目前,無錫、石家莊、成都和河南幾個城市的軸承設(shè)備制造廠都在批量生產(chǎn)步進(jìn)電機(jī)控制的軸承磨床。

隨著大批量的步進(jìn)電機(jī)控制的軸承磨床推向市場,步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)控制的問題也越來越多的浮出水面,單軸控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的問題還少些,可是兩軸以上的步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng),經(jīng)常出現(xiàn)諸如兩個系統(tǒng)不同步,尺寸散差不穩(wěn)定等故障。

步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)問題是多方面的。通過在球軸承內(nèi)圈溝磨床做過分析研究,先后試過國內(nèi)幾個品牌的步進(jìn)電機(jī),發(fā)現(xiàn)兩個系統(tǒng)的不同步現(xiàn)象很嚴(yán)重。不同步誤差測試從PLC、位控模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器和步進(jìn)電機(jī)開始。

滾珠絲杠導(dǎo)程4mm,諧波減速器減速比為1:80,步矩角為0.9°,脈沖當(dāng)量為0.125μm。步進(jìn)電機(jī)的重復(fù)定位誤差已經(jīng)超過機(jī)床精度檢驗標(biāo)準(zhǔn)的3倍。按照脈沖當(dāng)量為0.125μm計算,工作臺累計重復(fù)定位誤差在20次已經(jīng)達(dá)到0.003。這數(shù)據(jù)說明不僅僅是步進(jìn)電機(jī)的誤差,機(jī)械系統(tǒng)的誤差更加明顯。

振合電機(jī)分析了該機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)和補償機(jī)構(gòu),發(fā)現(xiàn)機(jī)械問題也比較嚴(yán)重。第一,滾珠絲杠公稱直徑偏小(Φ20),精度等級3級偏低,而且手感爬行現(xiàn)象較為嚴(yán)重;第二,進(jìn)給快跳油缸和滾珠絲杠設(shè)計過定位,裝配位置偏差無法消除;第三,諧波減速器和滾珠絲杠只有螺釘鎖緊沒有鍵連接或銷鏈接;第四,沒有采用滾珠絲杠軸承等等。

接著又分析了該機(jī)床的電氣系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)變頻器、變壓器和步進(jìn)電機(jī)控制器擺放偏近,從PLC輸出的數(shù)據(jù)線電纜沒有屏蔽,配盤的強電和弱電電纜混裝等等問題。這些問題都是影響步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)不穩(wěn)定的因素。

由于目前我國步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的抗干擾能力較差,這些電氣設(shè)計布局的不合理直接會產(chǎn)生偶然性進(jìn)給系統(tǒng)和補償系統(tǒng)誤差,加上機(jī)械系統(tǒng)的系統(tǒng)性誤差,機(jī)床就會處于不穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

但并不是說,只要把機(jī)床的液壓進(jìn)給補償系統(tǒng)改成步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給補償系統(tǒng),機(jī)床的整個綜合性能就一定會顯著提高。步進(jìn)電機(jī)替代了原來的復(fù)雜的液壓進(jìn)給補償系統(tǒng),將原來液壓波動和機(jī)械零件加工傳動鏈的誤差消除了,并且步進(jìn)電機(jī)可以把進(jìn)給過程分成幾個階段,每個階段可以選用不同的脈沖頻率控制進(jìn)給速度,可以用脈沖數(shù)來控制機(jī)床工作臺精進(jìn)給,這的確比原來液壓系統(tǒng)的軸承磨床進(jìn)步了一大步。但是,隨之而來的就是機(jī)床其它相關(guān)部分也要跟著更新設(shè)計,才會滿足機(jī)床的磨削加工技術(shù)要求。

無論是機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計還是電氣系統(tǒng)的設(shè)計都不應(yīng)該忽視步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)抗干擾能力比較弱的特性。假如我們以上諸項問題的解決方案沒有妥善解決,假如機(jī)床的整體零部件特別是關(guān)鍵零部件還是原來機(jī)械液壓系統(tǒng)機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn),采用步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)控制的軸承磨床就不會從本質(zhì)上的得到改進(jìn)。

當(dāng)然,最徹底的辦法就是采用國際上最先進(jìn)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。采用步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的軸承磨床,將快跳油缸和諧波減速器去掉,采用滾珠絲杠和步進(jìn)電機(jī)直聯(lián)結(jié)構(gòu),使得機(jī)械系統(tǒng)誤差最小。雖然我國的采用步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的軸承磨床多數(shù)還是脈沖控制,但是步進(jìn)電機(jī)的綜合驅(qū)動能力,抗干擾能力和重復(fù)定位精度,比之步進(jìn)電機(jī)軸承磨床又前進(jìn)了一大步。

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