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通过伺服系统提高加工精度
2016-01-27 17:00:12   来源:   评论:0 点击:

随着市场竞争的日趋激烈,市场对于数控机床的要求也进一步提高,对现有机床进行升级改造成为提高机床使用效率的重要途径。其中机床伺服系统...
随着市场竞争的日趋激烈,市场对于数控机床的要求也进一步提高,对现有机床进行升级改造成为提高机床使用效率的重要途径。其中机床伺服系统直接影响到数控机床的生产效率和加工精度,是机床改造的重点工作。而高精度外圆磨床要求巨大的磨削力,对伺服系统的品质和性能提出了很高的要求。
近期,科尔摩根为一家知名的生产用于发动机的液压挺杆,机械挺杆,摇臂等零配件的供应商提供了伺服升级解决方案.这家公司于2008年以4000万美元从一家奥地利公司购入的二手生产线,其中的关键部分是十几台美国进口的七轴联动数控的高精度外圆磨床。这些机床生产于1996年至1999年,已经连续使用了20年,其原生伺服系统由一家美国公司产的运动控制器,一家以色列公司产的伺服驱动器和科尔摩根Goldline金线电机组成。由于运动控制器和伺服驱动器已接近使用年限,故障频发,而原厂亦不再提供类似产品,客户决定对伺服系统进行升级改造。


科尔摩根系列电机
 

高性价比的伺服系统升级解决方案
在改造过程中,这台磨床上有七个轴需要进行联动数控,需要实现多轴之间的差补运动,包括直线差补和圆弧插补。为了确保挺杆在高加工效率下的装配精度,导轮实际速度在58~300RPM的情况下,加工精度需要小于1μm, 为了确保挺杆的加工效率,导轮最大速度要求达到1500RPM,这一高技术要求曾难倒多家伺服厂商。
当客户咨询该问题时,科尔摩根的中国高级应用工程师们为其量身定制了伺服系统升级解决方案。新升级的系统采用AKD PDMM可编程多轴控制驱动器进行控制,这是一款集成了PLC功能的基于驱动器的运动控制器,同时也是专为数控机床设计的紧凑型产品。该集成式运动控制器可在1毫秒的周期内同步7个轴,并且支持从简单的点到点定位,到直线和圆弧插补的各种运动控制功能。采用这一方式,客户得以极低的投入实现插补动作等高级功能,无须另外配置昂贵的CNC控制单元或专用控制器。新的伺服系统还包含科尔摩根AKD伺服驱动器和原有的科尔摩根Goldline金线电机。由于无需更换电机和光栅尺,真正实现了无缝衔接的升级改造,也帮助客户节省了大量的资金。
简便的伺服系统升级过程
在伺服系统升级过程中,科尔摩根的产品实施起来同样非常简单。借助于科尔摩根自动化系统组件KAS丰富的功能块,用户避免了大量的底层开发,可以直接使用高度集成和直观的软件编程环境。在机器架构设计方案中,直观地看到各轴在短时间内明确的逻辑关系。该平台界面友好,方便客户根据机器工艺和个人偏好进行选择。此外,科尔摩根AKD伺服驱动器基于Eathernet以太网架构,具备多功能和高度灵活性,调试方便,可以快速、轻松地集成到磨床中。这些特点极大地缩短了伺服系统升级时间并降低了伺服系统升级的难度。
确保平滑运行下的高加工精度
伺服系统升级改造后,经客户现场实测,该磨床加工精度高达0.1μm,在8S左右的加工时间内可实现磨削1MM,达到业内领先的磨削水平,并在原有的精度基础上减少了废品率,这就意味着客户能够始终提供符合标准且更具竞争力的挺杆产品。同时,由于采用定制化的解决方案改善了原有的工艺,提高了该高精度磨床的整体柔性,使得整体运行更趋平滑稳定,有效保障了高加工效率下的可持续生产。此外,升级后新的伺服系统使用EtherCAT通信替换传统的模拟量控制方式,避免了模拟量受干扰和衰减的情况,极大提高了机床数控系统的可靠性。同时由于去掉了大量模拟量模块和接线,有效精简了布局和维护工作量,并节省了大量机柜空间且对散热有利。

自始至终的可靠性
由于挺杆加工需要巨大的磨削力,在机床运行时,其内部往往金属屑、冷却液和油渍四溅。从现场机床内部可以清晰看到,科尔摩根Goldline金线电机表面裹着一层厚厚的油污,部分电机名牌已无法辨认,然而这些在恶劣环境下运转超过20年的电机至今仍在正常工作。
来自客户的吴总经理表示:“八年来,这条线上十几台机床内的近百个电机只坏过一台,堪称奇迹。我们对科尔摩根Goldline金线电机的可靠性充满信心,再用个20年也不怕。” 
   
联合研发和专业现场服务
在整个伺服系统升级过程中,科尔摩根的中国高级应用工程师们根据客户的实际工艺条件,共同设计了机床方案,为确保方案效果,还协助同原有电机进行了匹配实验。为简化实施难度,科尔摩根专家团队还提供了科尔摩根自动化系统组件KAS的专业培训,包括编写样例程序供客户参考。并通过现场服务,在调试中同客户一起解决了应用中的难点和问题。采用全面响应模式,科尔摩根帮助客户加快了伺服系统的升级改造时间,并延长了高精度磨床的使用寿命并降低了实施成本。
“科尔摩根产品易学好用,非常顺手。在编程中有很多实验功能块,节省了大量时间。此外在无需更换电机和光栅尺便能无缝切换到科尔摩根系统中,这一点非常实用,令人影响深刻。科尔摩根不愧是国际大品牌。”来自客户的电气工程师唐工满意地总结道。

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