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CNC加工中心伺服進給PMSM性能測試系統及適配性評價
閱讀:158 發布時間:2020-8-12文章預覽:
加工中心進給伺服系統是把數控信息轉化為加工中心進給運動,實現精準控制,是保證刀具相對于工件的精確的定位、高速或穩定的切削加工的基礎。對交流伺服性能的總體要求是穩定性好、精度高和響應速度快,即:伺服電機在整個轉速范圍內均能平滑的運行,轉矩波動小,特別是在低速時轉矩穩定而無爬行現象;伺服電機有一定的過載能力,在低速時可輸出大轉矩;為滿足快速性,伺服電機具有較小的轉動慣量和較大的堵轉轉矩M。
永磁交流同步伺服電機(PMSM)作為數控加工中心中伺服進給系統的執丨r兒件,在其眾多參數中,轉矩:、轉速和輸出功率是影響伺服系統的機械特性、穩定性、過載能力和動態響應等特性的主要因素,直接關系到被加工工件1 j刀具的定位或加工精度,即:[件的形狀和位置,以及工件的表面精度。
根據市場的不同需求,產品數控加工中心/裝備可服務不同行業,以及M “ f同檔次與要求。選擇性能優良、工作可靠、性價比高,且與產品相匹配的伺服電機是生產企業的優先考慮。
文獻[34]針對伺服電機性能參數,特別是轉矩波動測試介紹了幾種測試方法,但均不大適合企業采用。為了快速、準確、直接的測試各種品牌的伺服電機性能,評價其與不同型號和和規格的數控加工中心/裝備的適配性,本文提出了一種企業生產數控加工中心/裝備時選擇適配的伺服電機的方法,并研究與開發了一種高性能的伺服電機轉矩轉速測試系統。使用該測試系統可以對不同品牌的伺服電機轉矩轉速性能測試、比較與適配性分析,為數控加工中心/裝備進給系統的伺服電機選配提供了依據。
1.1系統結構設計
測試系統結構如圖1所示,主要由以下幾部分組成:扭矩、轉速和功率檢測采用S. HIMMELSTEIN公nj的MCRT 48002V相位差式扭矩傳感器和723系列的高精密數據分析儀;運動控制選用固高公司的GTS -800 - PV/PG - PCI 型運動控制卡; 上位機為 GUC400-ESV工控機;穩壓電源模塊和負載裝置等。負載裝置是根據實際工作情況設計,被測伺服電機通過聯軸器、轉速轉矩傳感器,驅動加工中心進給系統的滾珠絲杠帶動工作臺運動,工作臺上可另加負荷可模擬實際工況。伺服電機性能測試由:①主機測試模塊。該測試模塊的功能是發送電機運動控制命令以及對采集的數據用測試軟件進行分析和顯示,并繪制實時轉矩轉速特性曲線、存儲實時數據、察看歷史數據等。②現場信號采集。測試現場由扭矩傳感器完成電機的轉矩轉速信號采集;③測試信號分析。選用的723系列多通道信號測量儀有三個通道,分別設置為轉矩、轉速信號和功率信號通道,完成對測試信號調理、處理與分析等功能,可精確測量各種型號的伺服電機的轉矩/轉速,并分析其轉速/轉矩波動等特性。此外,該系統還可設計的軟件對數控加工中心的關鍵功能部件如滾珠絲杠和滾動導軌的運動精度、工作可靠性好平穩性等進行測試、評估與適配性選擇。
1.2系統軟件
系統中軟件程序的功能主要包括伺服電機運動參數設置、轉矩和轉速數據的實時采集、實時顯示、實時繪制參數曲線、數據保存、歷史數據的查詢等。測試系統程序總體設計如圖2所示。
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結束語:
永磁同步交流伺服電機(PMSM)及其伺服驅動系統對數控加工中心進給系統起至關重要的作用。本文提出了一種生產企業選擇適配的伺服電機的方法,并設計種模擬數控加工中心實際工況的伺服電機性能的測i式系統,該系統還可通過設計的軟件付數控加工中心勸能部件如滾珠絲杠絲杠、滾動導軌的運動砧度、I:作iif靠'丨1:和平穩性等進行測試、評估與適配'1:選擇:
通過模擬實際工況,對不同品睥的電機進行測試,分祈1 J客觀評價了伺服電機的整體性能,為企業生的+卜彳數控加工中心/裝備選擇適配伺服電機提供丫可靠客觀依據,有效提高了數控加工中心/裝備的性價比,為企業創造了較大的經濟效益。