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超高速數(shù)控鋸床動(dòng)態(tài)跟蹤

時(shí)間:2011-02-27 10:21:55 來源:

 冶金行業(yè)的鋼管切割通常采用飛鋸來完成：一般鋼管的運(yùn)行速度為60m/min，為了滿足日益快速發(fā)展的需求，超高速飛鋸應(yīng)運(yùn)而生。本文闡述的是超高速飛鋸用數(shù)控系統(tǒng)來完成動(dòng)態(tài)跟蹤以及在符合生產(chǎn)需求的參數(shù)下如何選定伺服單元及電動(dòng)機(jī)。筆者希望通過下面的例子能對(duì)涉及這一領(lǐng)域的同行有所借鑒。 首先我們應(yīng)了解生產(chǎn)需求的參數(shù)，如已知鋼管的運(yùn)行速度為180m/min，而飛鋸的切割時(shí)間我們定為2s一個(gè)往返。見圖1。

圖1

圖2

上圖0.2s為加速時(shí)間，加速到速度v為3m/s后開始勻速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過0.6s的勻速運(yùn)動(dòng)后開始減速。依據(jù)上圖我們可得出加速度：
a=v/t=3/0.2=15m/s2
所以控制系統(tǒng)及伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)滿足以上加速度需求。另外在速度為3m/s時(shí)，用滾珠絲杠是達(dá)不到要求的，所以我們選用德國的WH80直線運(yùn)動(dòng)單元來完成。下面為伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的選法：
總轉(zhuǎn)矩為
Ma=Mload+Mtrans+Mrol+Mlide
式中：Mload——負(fù)載轉(zhuǎn)矩
Mtrans——直線運(yùn)動(dòng)加轉(zhuǎn)矩
Mrol——轉(zhuǎn)動(dòng)加速度轉(zhuǎn)矩
Mlide——空載轉(zhuǎn)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(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，最后的轉(zhuǎn)矩M=56.4/(70%)=80.6N·m。而直線運(yùn)動(dòng)單元是由伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)過齒輪驅(qū)動(dòng)的。經(jīng)查直線運(yùn)動(dòng)單元的移動(dòng)距離為 200mm/r, 如若想達(dá)到3m/s，伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)達(dá)到900m/min ，那么通過1:3的減速，則電動(dòng)機(jī)最后的轉(zhuǎn)矩為26.9N·m，而電動(dòng)機(jī)所需的速度為2700r/min。通過以上計(jì)算，我們就能選定比較經(jīng)濟(jì)、并能滿足要求的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、功率等。
而實(shí)際中，控制系統(tǒng)我們選定NUM1020T，圖2為該機(jī)床連接示意圖。
此外，只要設(shè)置好包括同步功能在內(nèi)的相關(guān)參數(shù)，并編制好PLC及工件加工程序
，即能方便地實(shí)現(xiàn)上述功能。