進(jìn)口數(shù)控內(nèi)外螺紋磨床的電氣改造父流變頻器交流伺服系統(tǒng)在舊設(shè)備改造中的應(yīng)用東風(fēng)汽車(chē)傳動(dòng)軸有限公司楊少?gòu)?qiáng)為了加快新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)及提高產(chǎn)品質(zhì)量在汽車(chē)工業(yè)的零件加工中大量使用了教控設(shè)備。絞多年運(yùn)行，設(shè)備已進(jìn)入故障多發(fā)期，經(jīng)統(tǒng)計(jì)百分之九十的故障發(fā)生在，控系統(tǒng)的外設(shè)，數(shù)控系統(tǒng)主板的故障相對(duì)較少。本著降低設(shè)備改造成本，發(fā)揮設(shè)備比較大經(jīng)濟(jì)效益保留了性能穩(wěn)定可靠維修資料較為齊全的FANUC3MC，控系統(tǒng)，將設(shè)備的直流，服系統(tǒng)及其直流電機(jī)全部改造成為交流伺服系統(tǒng)普通交流電機(jī)或交流伺服電機(jī)。兩臺(tái)設(shè)備十多年沒(méi)有機(jī)械和電氣大修，只是結(jié)合改造進(jìn)行項(xiàng)目修理，實(shí)踐證明這種改造是卓有成效的。

　　東風(fēng)汽車(chē)傳動(dòng)軸有限公司由1986年引進(jìn)了兩臺(tái)內(nèi)外數(shù)控螺紋磨床，機(jī)床由英國(guó)系統(tǒng)，主要用于加工汽車(chē)循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的螺桿向母。

　　此兩臺(tái)內(nèi)外數(shù)控螺紋磨床經(jīng)過(guò)幾年正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，先后發(fā)生故癉。故障現(xiàn)象開(kāi)機(jī)后屏幕顯電機(jī)過(guò)流，打開(kāi)電柜，檢，電機(jī)伺服放大器模塊，故障顯極管區(qū)的，紅燈亮，故障原因分析該機(jī)床工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)采用英國(guó)直流伺服單元以及直流電機(jī)。因?yàn)榧庸すに嚨鸟疽考庸€(gè)零件，工作臺(tái)要往復(fù)運(yùn)動(dòng)十多次。由于直流電機(jī)所固有的缺點(diǎn)，經(jīng)多年頻繁的正反轉(zhuǎn)，碳刷及整流子磨損嚴(yán)重，曾多次更換碳刷及修磨整流子，以應(yīng)付生產(chǎn)。比較終因電機(jī)整流子擊穿，致使直流伺服單元模塊過(guò)流報(bào)警。

　　交直流伺珉電機(jī)特性分析因?yàn)閮膳_(tái)內(nèi)外數(shù)控螺紋磨床引進(jìn)較早，采用的是永磁直流電機(jī)，這種電機(jī)有定的優(yōu)點(diǎn)。由于永破直流伺，電機(jī)能在較大過(guò)載轉(zhuǎn)矩下長(zhǎng)期地工作以及電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量較其他直流伺服電機(jī)都大，因此它能直接與絲桿相連而不需中間傳動(dòng)裝置，而且，因?yàn)闊o(wú)勵(lì)磁回路損耗，所以它的外形尺寸寸比其相類(lèi)似的勵(lì)磁式直流電機(jī)小。它還有個(gè)特點(diǎn)，是可在低速下運(yùn)轉(zhuǎn)，如能在1甚至在0上，下平稹的運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　但直流電機(jī)卻存在些固有的缺點(diǎn)，如它的電刷和換向器易磨損，需賽經(jīng)常維護(hù)；由于換向器換向時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花，使電機(jī)的比較高轉(zhuǎn)速受到限制，也使應(yīng)用環(huán)境受到限制；而且直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，所以銅鐵材料消耗大，制造成本高。

　　近年來(lái)，世界各國(guó)都在致力于交流電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的研究。隨著轉(zhuǎn)差頻率控制，矢量變換控制和直流轉(zhuǎn)矩控制等新的交流調(diào)速理論的誕生；以01和010為代的，近于理想的自控式大功率開(kāi)關(guān)器件的制造成功；微型計(jì)箅機(jī)計(jì)微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展；目前，高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)已研究制造出來(lái)，正逐步取代直流伺服系統(tǒng)，這種發(fā)展趨勢(shì)日益明顯。

　　交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)比較具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造方便運(yùn)行可靠堅(jiān)固價(jià)格低廉等系列優(yōu)點(diǎn)，特別是和同容量的直流電動(dòng)機(jī)相比，交流電動(dòng)機(jī)的重量約為直流電動(dòng)機(jī)的半，而其價(jià)格僅為直流電動(dòng)機(jī)的3.般來(lái)講，在同樣的體積下，交流電機(jī)的輸出功率可比直流電機(jī)提高70，另外，交流電機(jī)的容量可以比直流電機(jī)造的大，達(dá)到比較高的電壓和轉(zhuǎn)速。但是，異步電動(dòng)機(jī)也有些缺點(diǎn)，比較主要的是不能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)范圍較廣的平滑調(diào)速；必須從電網(wǎng)吸取滯后的勵(lì)磁電流，使電網(wǎng)功率因數(shù)變壞。

　　交流伺服電機(jī)的機(jī)械特性比直流伺服電機(jī)的機(jī)械特性要硬，其直線(xiàn)更為接近水平線(xiàn)，另外斷續(xù)工作的范圍更為擴(kuò)大，尤其是在速區(qū)域，這有利于提高電機(jī)的加減速能力。針對(duì)臺(tái)，控磨床的直流電機(jī)在機(jī)床各部位的工作情況，我們采用了不同的方案進(jìn)行，改造姑13705金剮石滾輪修正器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)印劇繞組直班電動(dòng)機(jī)的外形為扁圓形，電機(jī)的定子為強(qiáng)力的永磁磁鋼，電機(jī)的電柩為印刷繞組呈圓盤(pán)狀，碳刷由倒面引人。所以，它具有體積小，長(zhǎng)度短，電樞慣性小，低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速性能好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在國(guó)外機(jī)床上已得到廣泛的應(yīng)用。

　　河13705外螺紋磨床主要是把此種電機(jī)用于金剛石滾輪修正器往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)上，出現(xiàn)直流驅(qū)動(dòng)模塊過(guò)電流報(bào)替，經(jīng)判斷是印刷繞組直流電機(jī)報(bào)警，拆開(kāi)電機(jī)后，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期頻繁的正反向運(yùn)動(dòng)，電機(jī)電樞盤(pán)狀的印刷電路部分已磨穿。經(jīng)了解，西安微電機(jī)研究所也曾小批量生產(chǎn)印刷繞組直流電機(jī)，但是技術(shù)數(shù)據(jù)與要求的相差甚遠(yuǎn)。重新訂制，價(jià)格昂貴，加工周期比較長(zhǎng)。

　　對(duì)金剛石滾輪修正器的工作過(guò)程進(jìn)行分析它主要由印刷繞組直流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)變?yōu)橹本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)，然后再通過(guò)拔叉及棘輪裝置，使金剛石滾輪上下移動(dòng)。其修正的精度取決于機(jī)械的棘輪裝置，與電機(jī)的關(guān)系不大，但它要求電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小。而交流變頻調(diào)速裝置控制的交流電機(jī)正好具有如此的特性。交流變頻裝置具有設(shè)定加減速時(shí)間的功能，只要合理地選擇好適當(dāng)?shù)膮?shù)，就能使電機(jī)較正確地啟停，因當(dāng)時(shí)廠里尚無(wú)小功率的交流變頻器，只得選用53，5，552，5.5人的變頻調(diào)速器為了防止意外趄程故障，增設(shè)了個(gè)無(wú)敝點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)，在移動(dòng)的螺母端加上個(gè)撞塊，萬(wàn)由于某程原因而超程，中間繼電器1動(dòng)作，其常開(kāi)觸點(diǎn)接通變頻器的財(cái)，gt；端，是電動(dòng)機(jī)急停制動(dòng)，以免損壞機(jī)械裝置。

　　所選擇的交流電機(jī)為人0274.功率是250評(píng)，電流較小，而5久05.5艮入變頻器內(nèi)部的電子保護(hù)電路比較小輸出電流限幅為25，故起不到保護(hù)的作用，所以在交流電機(jī)電路上裝自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，乃20 1鍰以保護(hù)電機(jī)和變頻裝置。

　　驅(qū)動(dòng)裝置改造后，金剛石滾輪修正的工作效率及精度均保持了原設(shè)備的水平。

　　改造MI6900工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原6900工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用英國(guó)的0上0驅(qū)動(dòng)裝置和直流伺服電機(jī)。因加工工藝的需要，加工個(gè)零件工作臺(tái)要往復(fù)十多次，按日產(chǎn)量120件計(jì)箅，每天要達(dá)千次左右。因?yàn)橹绷麟姍C(jī)鐸繁的正反轉(zhuǎn)，所以碳刷及整流子磨損嚴(yán)重，幾經(jīng)，換碳刷及修復(fù)整流子應(yīng)付生產(chǎn)，比較后因整流子擊穿而無(wú)法修復(fù)。目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)適合的直流伺服電機(jī)替代。

　　我們采用富士變頻調(diào)速器只，580224及90.慢識(shí)交流電機(jī)來(lái)改造原來(lái)的直流伺服系統(tǒng)。但是，如何將變頻調(diào)速器與及即03！數(shù)控系統(tǒng)連接是關(guān)鍵的問(wèn)。

　　我們知道，富士變頻調(diào)速器控制的電機(jī)輸人0到107直流電壓，而控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)是在或虹7端輸人個(gè)開(kāi)關(guān)量指令信號(hào)，而FANUC3MC控制電機(jī)轉(zhuǎn)速及方向是輸出給定模擬量，到±電壓。所以，富土變頻調(diào)速器與FANUC3MC連接，必須要有個(gè)電壓方向的鑒別電路，我們用1儷24運(yùn)算放大器組成了個(gè)單限電壓比較電路。

　　50，心800為自動(dòng)動(dòng)作繼電器。

　　階3阽系統(tǒng)從接插件似的14，15端輸出0±10電壓，經(jīng)過(guò)硅整流橋，2人整流后接到變頻器的，12端。所以不管系統(tǒng)輸出的是正向或是反向的電壓，輸人到富士變頻器的接線(xiàn)端子總是12端為正，端為負(fù)。滿(mǎn)足了富士變頻器在速度控制電路端，12輸入0到10整流的505端通過(guò)，100尺，12，282加在324的反相輸入端6.當(dāng)輸人為正時(shí)，04324輸出端7腳端輸出負(fù)電壓，使300以截止1中間繼電器不吸合，的常閉觸點(diǎn)接通變鐸器的方向控制端，交流電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。而當(dāng)給定電壓為負(fù)值時(shí)，大約在0.2，左右，324的7腳即輸出正壓使30，2的極處于正偏，管子飽和導(dǎo)通使吸合，其常開(kāi)觸點(diǎn)接通虹，使電機(jī)反轉(zhuǎn)。

　　因?yàn)檫\(yùn)算放大器的輸人阻抗較高，可以在其輸入端需接，10.068電容濾波，否則輸出繼電器會(huì)產(chǎn)生干抗震蕩，而使電路無(wú)法工作，另外在輸人端接上，2，03反并聯(lián)級(jí)管進(jìn)行電壓移位，能保護(hù)運(yùn)算放大器。

　　為使中間繼電器觸點(diǎn)的可靠性提，可使用的小型中間繼電器JRX13F，副常開(kāi)，常閉均并聯(lián)使用。

　　該裝置經(jīng)改造后，運(yùn)行很正常，從未發(fā)生過(guò)故障，因交流電動(dòng)機(jī)不需要更換碳刷及修磨整流子，可以大大地減輕了維修工的工作量，變頻調(diào)速器及電機(jī)均屬常用備件，通過(guò)改造已使該機(jī)床的工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電氣部分備件無(wú)后顧之憂(yōu)了。

　　改造兩臺(tái)設(shè)備中有位置編碼器的數(shù)控直流伺服軸以上兩例均是無(wú)位置反饋的執(zhí)行器件，如何改造兩臺(tái)設(shè)備中有位置編碼器的數(shù)控直流伺服軸呢，1交流伺服系統(tǒng)的選型伺服系統(tǒng)在數(shù)控設(shè)備中對(duì)其穩(wěn)定性可靠性有著重要的作用，在改造中面對(duì)品種繁多的品牌，應(yīng)如何選擇呢，目前市場(chǎng)上的交流伺服系統(tǒng)基本可分兩類(lèi)種，第類(lèi)為模擬技術(shù)交流伺系統(tǒng)，第類(lèi)為數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)。第類(lèi)中又將軟件交流伺服系統(tǒng)單列種，其功能性能可靠性方便性等無(wú)疑領(lǐng)先于其它伺服系統(tǒng)。

　　種伺服在功能上有較大的區(qū)別。

　　1模擬交流伺，用途單，因采用模擬技術(shù)，僅具有簡(jiǎn)單的燈光顯如伺服正常伺銀報(bào)蓍等只能接收模擬電壓指令信號(hào)，缺乏豐窗的自診斷自測(cè)量及顯功能如不能顯電流值指令值電機(jī)當(dāng)前位置故障類(lèi)別等。

　　2數(shù)字化交流伺版與模擬交流伺服在功能上相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。可以機(jī)多用，如作速度，力矩，位置控制，可接收模擬電壓指令和脈沖指令自帶位置環(huán)，各種監(jiān)控參數(shù)均數(shù)字方式設(shè)定無(wú)可調(diào)電位器，穩(wěn)定性好，具有較豐富的自診斷，報(bào)警功能，系統(tǒng)參數(shù)由廠商出廠或現(xiàn)場(chǎng)由使用者設(shè)定，運(yùn)行較穩(wěn)定。

　　3軟件交流伺服其特點(diǎn)是將各種控制方式如速度力矩位置前饋速度電流力矩位置直接進(jìn)給牽引控制或不同規(guī)格，功率的伺趿電機(jī)的畢控程序數(shù)據(jù)分別嬴以軟件代碼全部存人機(jī)內(nèi)，使用時(shí)可由商家或用戶(hù)設(shè)定軟件代碼，相關(guān)部裝置，通過(guò)顯操作部位鍵或數(shù)碼顯可方便跟蹤觀察，調(diào)整伺眼系統(tǒng)的各種狀態(tài)如指令電壓值電機(jī)電流值負(fù)荷率當(dāng)前位置進(jìn)給速度故障類(lèi)別等。無(wú)焱外部信號(hào)，可自檢，試運(yùn)行，能在數(shù)分鐘甚至數(shù)秒內(nèi)判斷出整機(jī)的故障范圍。此種伺是目前比較為先進(jìn)的產(chǎn)品，價(jià)格比液數(shù)字化交流伺服略高點(diǎn)。日本的伺服系統(tǒng)產(chǎn)品價(jià)格性能比優(yōu)于歐美，較典壅的選擇產(chǎn)品有東榮電機(jī)株式會(huì)社的855，0幻系列，菱電機(jī)株式會(huì)社的MRJ2SUPER系列0我們選擇了菱MR12交淹伺服系統(tǒng)。

　　2菱，1口系統(tǒng)交流伺服系統(tǒng)主要特點(diǎn)1采用緊湊型智能功率模塊及優(yōu)化的散熱設(shè)計(jì)，使伺，驅(qū)動(dòng)器的體積大幅減小。

　　2交流伺服電機(jī)采用高熱傳導(dǎo)性設(shè)計(jì)用于低慣倨，離鐸度使用的場(chǎng)合。

　　3控劁電源獨(dú)立接線(xiàn)控，電源的接線(xiàn)與主回路的電源分開(kāi)。當(dāng)警報(bào)發(fā)生時(shí)主回路的電源會(huì)切斷，而控匍電仍然處于，1這樣可以確認(rèn)警報(bào)信號(hào)，正確搡作。

　　4轉(zhuǎn)矩控制功能伺，系統(tǒng)可由用戶(hù)根據(jù)設(shè)備的具體情況，在位置速度和速度轉(zhuǎn)矩種控制模式中選擇。

　　5停止?fàn)顟B(tài)反波動(dòng)功能采用菱開(kāi)發(fā)的獨(dú)有的方法，使伺服鎖定狀態(tài)下的微小波動(dòng)得以克服，適于建立起個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)。

　　6自動(dòng)電機(jī)識(shí)別功能系統(tǒng)將電機(jī)識(shí)別的信息放入編碼器中，也就是使伺服放大器能自動(dòng)識(shí)別驅(qū)動(dòng)的電機(jī)。當(dāng)伺服檢測(cè)到不匹配，便發(fā)出警報(bào)，消除出錯(cuò)的可能，并提焱再設(shè)定參數(shù)。

　　電機(jī)編碼器的撈出脈沖可設(shè)定通過(guò)擴(kuò)展參數(shù)可以設(shè)定伺，放大器輸出時(shí)編碼器每轉(zhuǎn)周輸出的脈沖數(shù)，設(shè)定范圍為5實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整和響應(yīng)性系統(tǒng)可以無(wú)需任何增益調(diào)整而自動(dòng)地配合電機(jī)調(diào)整到比較優(yōu)化的設(shè)定。實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整的靈敏度可根據(jù)機(jī)械硬度而改變應(yīng)設(shè)定選擇，模型自適應(yīng)性，高穩(wěn)當(dāng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成為可能。

　　配備個(gè)人計(jì)算機(jī)界面通過(guò)把232串行通信口于個(gè)人計(jì)算機(jī)連接，可以顯所監(jiān)視數(shù)據(jù)的變化，參數(shù)的成批寫(xiě)人儲(chǔ)存形和測(cè)試運(yùn)行，3伺販電機(jī)的容董與伺服放大器的選擇入技術(shù)規(guī)格與安裝說(shuō)明書(shū)中對(duì)如何計(jì)算與設(shè)備配套的伺，電機(jī)容量有詳細(xì)的說(shuō)明，在此不再詳述。我們的工作是將原設(shè)備的直流伺綴系統(tǒng)改造為交流伺服系統(tǒng)，只要在電機(jī)功率西配即可，并不需要作太復(fù)雜的計(jì)箅。如原3705工作臺(tái)電機(jī)為英國(guó)00公司產(chǎn)品8號(hào)52K850；額定轉(zhuǎn)矩8№n；比較大轉(zhuǎn)速260我們選擇中，性中容量HCSF系列伺M電機(jī)a號(hào)HCSF202與相應(yīng)的伺板放大器隨了22，電機(jī)額定輸出2額定轉(zhuǎn)矩9.55，1比較大其余各伺，軸均根據(jù)原電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，比較大轉(zhuǎn)速選擇相應(yīng)的伺服電機(jī)與伺服放大器。

　　4改造實(shí)施這兩臺(tái)設(shè)備中有位置編碼器的數(shù)控直流伺服軸中，有內(nèi)置位置編碼器電機(jī)與分離式位置編碼器電機(jī)兩種。

　　內(nèi)置位置編碼器電機(jī)由原來(lái)的位置編碼器直接到FANUC 3河主板，改為內(nèi)置位置編碼器電機(jī)到伺服放大器分鐸后到FANXJC3MC主板，犯7參數(shù)為設(shè)定伺，放大器輸出時(shí)編碼器每轉(zhuǎn)周輸出的脈沖數(shù)，根據(jù)設(shè)備的要求設(shè)為⑵分離式位置編碼器電機(jī)保留原分離式位置編碼塍作為系統(tǒng)的位置環(huán)，原位置編碼器酵主板的接線(xiàn)不變，內(nèi)置位置編碼器到伺服放大器的信號(hào)只作為速度環(huán)。

　　5改造經(jīng)驗(yàn)14，03，主板到伺服放大器的模擬給定信號(hào)，用金屬屏蔽線(xiàn)，并單端接地主板端。以免干擾引起伺服軸漂移。

　　般，如果伺服放大器內(nèi)部和外部模擬電路中的偏置電壓引起了伺，電機(jī)在模擬童速度指令，或0模擬比較速度限制時(shí)發(fā)生緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，可使用伺服放大器提供的自動(dòng)，偏置功能，使，置電壓自動(dòng)調(diào)到參數(shù)隊(duì)29.如伺趿軸仍瀟移，可將模擬給定信號(hào)反向同時(shí)將決定電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向碼，般都是由于伺服放大器處于連續(xù)輸出羹薅晷電流過(guò)大狀態(tài)。首先應(yīng)檢，機(jī)械傳動(dòng)負(fù)荷是否過(guò)重，可將伺服放大器的狀態(tài)顯設(shè)定在顯有效負(fù)荷率，監(jiān)視電機(jī)狀態(tài)并進(jìn)行機(jī)械調(diào)整。如無(wú)效，則可能是替換的電機(jī)功率余量過(guò)小。應(yīng)重新選擇匹配的伺，放大器和電機(jī)。

　　結(jié)束語(yǔ)由上述幾個(gè)成功的改造實(shí)例可以看出，有的放矢地對(duì)數(shù)控設(shè)備的外設(shè)進(jìn)行改造，可以收到，半功倍的效果。改造后的設(shè)備運(yùn)行仍然可靠，保持原有設(shè)備的加工精度，滿(mǎn)足零件的加工要求。節(jié)約了對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面改造的昂貴費(fèi)用。從設(shè)備改造后運(yùn)行了多年也可以看到，交流伺系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)功能完善性能優(yōu)良運(yùn)行可靠等直流伺服系統(tǒng)無(wú)法替代的優(yōu)點(diǎn)。

　　進(jìn)入十年代，我國(guó)陸續(xù)引進(jìn)了不少進(jìn)口設(shè)備，如何充分的發(fā)揮這些梢度，效率進(jìn)口設(shè)備的作用，解決這些設(shè)備的維修備件，是擺在維修人員面前的項(xiàng)重要的課銓。我們要盡董根據(jù)設(shè)備的不同情況，用國(guó)內(nèi)的備件或茵內(nèi)容易購(gòu)置的通用塑?chē)?guó)外備件來(lái)代替留外的特殊備件。經(jīng)過(guò)部分的電氣元件的改造，臧少維修的工作量。提高設(shè)備，碼器