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超高速數控鋸床動態跟蹤

時間:2011-02-27 10:21:55 來源:

 冶金行業的鋼管切割通常采用飛鋸來完成：一般鋼管的運行速度為60m/min，為了滿足日益快速發展的需求，超高速飛鋸應運而生。本文闡述的是超高速飛鋸用數控系統來完成動態跟蹤以及在符合生產需求的參數下如何選定伺服單元及電動機。筆者希望通過下面的例子能對涉及這一領域的同行有所借鑒。 首先我們應了解生產需求的參數，如已知鋼管的運行速度為180m/min，而飛鋸的切割時間我們定為2s一個往返。見圖1。

圖1

圖2

上圖0.2s為加速時間，加速到速度v為3m/s后開始勻速運動，經過0.6s的勻速運動后開始減速。依據上圖我們可得出加速度：
a=v/t=3/0.2=15m/s2
所以控制系統及伺服電動機應滿足以上加速度需求。另外在速度為3m/s時，用滾珠絲杠是達不到要求的，所以我們選用德國的WH80直線運動單元來完成。下面為伺服電動機轉矩的選法：
總轉矩為
Ma=Mload+Mtrans+Mrol+Mlide
式中：Mload——負載轉矩
Mtrans——直線運動加轉矩
Mrol——轉動加速度轉矩
Mlide——空載轉矩
而        Mload=(100×9.8×0.1×63.66)/2000=3.1N·m
Mtrans=(100×15×63.66)/2000=48N·m
Mrol=0.23N·m
Mlide=3.6N·m
所以      Ma=56.4N·m
考慮到連續運轉，最后的轉矩M=56.4/(70%)=80.6N·m。而直線運動單元是由伺服電動機經過齒輪驅動的。經查直線運動單元的移動距離為 200mm/r, 如若想達到3m/s，伺服電動機的轉速應達到900m/min ，那么通過1:3的減速，則電動機最后的轉矩為26.9N·m，而電動機所需的速度為2700r/min。通過以上計算，我們就能選定比較經濟、并能滿足要求的電動機轉矩、功率等。
而實際中，控制系統我們選定NUM1020T，圖2為該機床連接示意圖。
此外，只要設置好包括同步功能在內的相關參數，并編制好PLC及工件加工程序
，即能方便地實現上述功能。