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伺服驱动技术在数控机床的运用

伺服驱动技术在数控机床的运用

点击数:7772 次   录入时间:03-04 11:55:23   整理:http://www.55dianzi.com   伺服驱动

1987年,由德国机床协会和德国电力电子协会联合提出数字驱动接口国际标准,即SERCOS(SerialReal-time Communication System串行实时通信系统)接口作为高性能运动控制系统闭环数据串行实时通信接口,这两个协会将电机、驱动系统、CNC系统的主要制造商组成一个联合工作组。最初加入SERCOS工作组的公司有AECABBAMKBanmullerBoschIndramatSiemensPacific Scientific等几家公司。到了1994年,SERCOS成为控制器与数字伺服驱动系统接口的国际标准并作为IEC61491标准获得通过,因此具有开放性,迄今成员已增加到70多个公司。与此同时,开发了相应的ASIC芯片、SERCON816,传输速度为2/4/8/16 Mbit/sSERCOS与其它串行现场总线相比,有效数据传输率高,例如Ethement100Mbit/s速度传输数据时,有效数据传输率为510Mbit/sSERCOS16Mbit/s速度传输数据时,有效数据传输率为11Mbit/sCAN(controller Area Network)用于运动控制时,必须提供额外的存储缓冲器及信号管理资源,其成本大约是SERCOS接口的2倍,另一个特点是它的光纤噪声抑制能力强、传输可靠性高。虽然SERCOS接口初终是为CNC与数字伺服接口而开发,迄今已被广泛应用于通用运动控制器与数字伺服之间的接口。目前已能满足在2ms内,使一台控制器与多达32个伺服系统实现数据通信。SERCOS为数字伺服网络化铺就了一条宽阔大道,可以预见,在不远的将来,带有SERCOS接口的伺服系统将会进入家庭、办公室、工厂车间乃至各个与伺服应用相关的领域。力士乐Indramat公司在1999年之所以占据北美伺服驱动市场10.5%的份额、位居第一位,一方面是该公司在应用工程、销售、服务及用户支持方面的加强,另一个主要因素是承诺开放结构——SERCOS。 

轻质(如铜、木材、铝合金等)、复合材料在汽车、家电、AF 业中的大量使用,对高速、高效加工提出了新的要求。为了适应这一需求,一些工业发达国家相继推出直线电机、高速主轴电机,而且付诸实用。对于直线电机而言,其控制技术与传统的交流伺服电机相差不多,但由于直线电机本身没有转子等转动体,因而本身惯量小,所以具有高动态响应性,而检测元件直接安装于机械一侧,从而检测工作台的位移,也避免了旋转电机在方向改变时所存在的换向间隙,满足了高速、高精密加工对伺服驱动系统的要求。从IMTS’2000展览会来看,一些工业发达国家在高速加工技术方面处于领先水平,IBAG公司已向业界提供0.125185kW,最高转速为14,000r/min的系列化高速内装式主轴系统,径向、轴向重复精度小于1µm,电机轴承有混合陶瓷轴承、液静压轴承、磁浮轴承三种,采用水管冷却,且内置位置传感器供加工中心ATC之用。主轴驱动采用矢量变频技术,已在模具加工、高精密电极加工、铝质零件加工、高精度磨削加工等领域广泛应用,Fisher公司也有类似产品。 

三、国内现状与发展趋势 

我国在20世纪80年代初期通过引进、消化、吸收国外先进技术,又在国家七五八五九五期间对伺服驱动技术进行重大科技项目攻关取得了很大成果。但由于产品可靠性等方面的原因,制约着我国数控机床的配套及应用,从而影响我国装备制造业的发展。一些机床厂家也不得不选用国外的伺服系统,使得国产数控机床在价格、交货期、可靠性等方面均不占优势,更无心力开发市场需求的新品种,从而失去巨大的市场份额。从公开的统计资料来看,CNC系统中75%以上的故障出自伺服部分。 

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