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1、台达伺服技术在慢走丝加工机床上的应用zhangting导语：电火花线切割加工WirecutElectricalDischargeMachining，简称WEDM，有时又称线切割。1引言电火花线切割加工WirecutElectricalDischargeMachining，简称WEDM，有时又称线切割。其根本工作原理是利用连续挪动的细金属丝称为电极丝作电极，对工件进展脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。线切割主要用于加工各种外形复杂和精细细小的工件，例如冲裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、样板、电火花成型加工用的金属电极，各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等，具有加工余量小、加工精度高
2、、消费周期短、制造本钱低等突出优点，已在消费中获得广泛的应用，目前国内外的电火花线切割机床已占电加工机床总数的60以上。2慢走丝加工机床2.1线切割机床分类根据电极丝的运行速度不同，电火花线切割机床通常分为两类：一类是高速走丝电火花线切割机床WEDM-HS，其电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为810m/s，电极丝可重复使用，加工速度较高，但快速走丝轻易造成电极丝抖动和反向时停顿，使加工质量下降，是我国消费和使用的主要机种，也是我国独创的电火花线切割加工形式；另一类是低速走丝电火花线切割机床WEDM-LS，其电极丝作低速单向运动，一般走丝速度低于0.2m/s，电极丝放电后不再使用，工作平稳、均
3、匀、抖动小、加工质量较好，但加工速度较低，是国外消费和使用的主要机种。本文介绍的是台达伺服在慢走丝加工机床上的应用案例。慢走丝加工机床如图1所示。慢走丝机床加工的工件图如图2所示。2.2线切割机床构造慢走丝和快走丝作为加工机床主要的组成局部包括：1主机：包括床身、坐标工作台、走丝机构等；2脉冲电源：把沟通电流转换成一定频率的单向脉冲电流；3控制系统控制机床运动，是本文讨论的重点；4工作液循环系统：提供清洁的、有一定压力的工作液。3基于台达伺服技术的运动控制3.1硬件介绍控制局部就是上位机系统和伺服系统：1上位机：是基于PC架构的慢走丝机床专用控制器；2伺服系统：两套台达ASD-AB10212M
4、A伺服控制器和台达ECMA-G31309ES大惯量伺服电机。3机械传动：伺服电机直连螺距为mm的丝杆。3.2技术难点慢走丝机床上的伺服应用的主要技术难点就是在0.50.2rpm超低速运行经过中保持稳的追随误差，同时追随误差又必须小于个脉冲。这样的超低速技术要务实际上是和慢走丝机床的加工特点有亲密的联络的。慢走丝机床的电极丝直径通常0.030.35mm，而其加工工件时中心线在工件上切过的面积总和最大可达约为350mmin，慢走丝机床加工的工件与快走丝不同通常都是既对加工精度要求很高又有很大的加工厚度。这就对慢走丝机床的进给速度有很高的要求，速度必须在一定的范围内，过快的速度会造成加工不彻底，在工
5、件外表留下深浅不一的粗糙痕迹使外表粗糙度变差，同时也会造成电极丝振动加大，易造成断丝！至于伺服系统小于个脉冲的追随误差，那么是由于线切割的加工原理就是正负电极之间不断放电灼烧工件外表，就是讲两个电极之间要保持一定的间隔，既不能接触在一起造成短路，又不能间隔太远造成断路！4大惯量伺服系统调试4.1系统调试对于调试经过可讲是难点重重，由于客户机械整体的负载就非常的大，而且还要在加工的经过中在加工槽里注满水，使得负载惯量和负载质量更大，增加了伺服的控制难度。为了保证个脉冲的追踪误差，所以伺服控制器的增益必须维持在一个较高的程度，但是由于几乎不允许出现任何的振动，那么伺服控制系统的增益还不可以过大，也
6、就是讲在稳定的响应程度和稳定的控制平衡度之间寻找一个平衡点，这个平衡点的选取就是我们调试的关键。由于该设备的运行速度不能超过我们调试软件估测负载惯量所需的运行速度200rpm，所以只能通过不断的试验，对参数进展设置，以找到最正确的增益参数，也就是将伺服参数中跟增益有关的2-00位置控制增益，2-02位置前馈增益，2-03位置前馈增益平滑常量，2-04速度控制增益，2-06速度积分补偿，以及跟共振有关的2-25共振抑制低通滤波，2-23共振抑制Notchfilter，2-24共振抑制Notchfilter衰减率进展不断的试验设置和运行测试，2-00主要作用是保持位置环控制响应程度的，2-04主要
7、作用是保持速度环控制响应程度的，这两个值是伺服响应的根底，而2-02和2-06的主要作用就是减小位置控制误差和速度控制误差的，将这两个值调到很高的位置可以明显地减小追随误差。2-03作用就是可以大大的降低传动机构的运转振动。刚刚开场调试时，很快就将伺服的响应程度调整到一个不使伺服电机运行有振动的最高的控制程度，这个增益程度上伺服电机的运行效果是是伺服系统在0.5rpm的速度下运行追随误差根本保持在2个脉冲范围内，但是在运行的某几个点的时候，会跳变到34个脉冲。这是慢走丝设备运行不允许的，必须通过调整伺服的增益来改善这样的运行效果，由于这样的追随误差的跳变是由于在某个运行点上伺服系统的负载情况发
8、生改变，而由于伺服系统的响应又不够快，所以才会出现追随误差变大的情况。通过以上分析，需要实现的就是进步伺服系统的响应程度又不能使伺服电机运行经过中出现任何的振动。为了既不让电机振动，又进步增益程度，只有将2-03加大降低机构传动的振动，才能进步2-04和2-00进而进步伺服系统整体的增益程度位置较高的响应，同时，还不能把2-03的值调整地过高，由于它会影响位置追踪误差。在增调整已经很理想的情况下，开场安装工件试切。在试切经过发现一个很异常的现象，即在x轴以0.3rpm速度进给时，y轴的追踪误差会有一个不断的跳变，当时y轴根本没有信号输入，是不应该有任何挪动的。出现这样的情况只有两种可能，一是有
9、信号干扰，二是发生了机械振动！通过判定是在x轴以一定速度挪动时，y轴会有共振产生！利用我们调试软件ASDA_A_SW找到共振频率，消除共振，调试完成。4.2工件测试作为加工机床，一定要通过加工试切来证实我们的伺服是否可以知足慢走丝机床的应用场合。图4是台达ASD-AB伺服加工的工件效果图，图4显示是在磨掉一局部氧化层以后检测其外表光洁度，从1号3号加工效果越来越好，单纯从加工效果上看3号的外表光洁度已经可以已经与原伺服系统17位编码器的高精度伺服电机的加工效果接近。5完毕语台达伺服主要是应用在控制系统中进给控制方面，伺服运动性能怎样，直接关系着工件的加工精度和外表粗糙度。客户原来使用的是国外知名品牌的伺服系统，其伺服电机是采用位高线数编码器，而台达伺服系统那么采用的是系列伺服系统配套使用的电机，其编码器仅仅是线的低线数的伺服编码器。应用台达伺服系统的慢走丝加工机床的加工精度和外表粗糙度与客户原来采用位高线数编码器的伺服系统的慢走丝机床相差无几。进而使客户的制造本钱在性能不降低的前提下得到了大大的压缩，进步了其产品在慢走丝加工机床的市场竞争力。0