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伺服电机对激光切割机的重要性

2016.01.12 261 字号
  伺服电机在激光切割机中是非常重要的一个部件,其质量好坏决定设备使用的稳定性,尤其是加工轮廓的变形问题。目前,在激光切割机中使用最多的伺服电机品牌为安川、松下以及台达等。

  伺服电机如何影响激光切割机的运行

  对于激光切割机来讲,无论是平板切割还是管材切割,想要设备按照既定的图形进行加工,关键就在于参与加工的各个轴动态响应性的高低及相互之间的配合问题。如果在加工过程中,各轴的整体响应太慢,或者某些位置出现一个轴偏差小,另一个轴偏差大的情况,则就会出现加工轮廓变形的问题。而导致这种偏差不一致情况出现的原因众多,有机械的、外力的、伺服响应性、控制系统等因素,或是多因素叠加影响。因此,解决此类问题的关键在于各轴有较好的动态响应性及相互之间的配合的协调性,使其能比较严格地按照既定目标进行加工动作。伺服电机作为一个承接机械与控制系统的中间执行机构,能在一定程度上弥补、优化、协调各个系统的动作,以达到更完美的控制目的。

  影响伺服电机正常运行的因素:

  1.机械因素

  机械问题相对而言比较常见,主要体现在设计、传动方式、安装、材质、机械磨损等方面。

  2.机械共振

  机械共振问题对伺服最大的影响在于无法继续提高伺服电机的响应性,从而使设备整体运行在比较低的响应状态。此类问题在同步带传动的机械中比较常见,另外长距离的滚珠丝杆有时也有此类情况。主要原因是同步带的刚性偏低,共振频率低,长距离的丝杆自身惯量较大,且多有变形情况,特别是在电机容量选择偏小的情况下比较容易起振。同时安装时的装配工艺高低和材质的优劣也会对机械的共振产生影响。

  3.机械抖动

  机械抖动实质也是机械的固有频率问题,通常比较多地出现在单端固定的悬梁结构中,特别是在加减速阶段表现尤其明显。低频的抖动在加工件中会呈现出大波浪状的形态,较高频的抖动会有锯齿状的形态。

  4.机械内应力、外力等因素

  由于机械材质和安装的差异,设备上各传动轴的机械内应力、静摩擦力等可能会不一致。如果设备中参与轨迹插补控制的两轴中的某一轴的内应力或者静摩擦力等更大,则会一定程度上消耗掉伺服的转矩,造成此轴的加速变慢,从而导致加工轮廓变形。通常我们可以通过伺服驱动器反馈生成的波形曲线来观察传动轴的内应力问题。

  外力作用于轴上的情况也比较类似。一般的板材切割机,各轴与工件之间是非接触的,可能受到的外力有限。但某些管材切割机,送管轴会参与切割时候的插补,而另一轴一般是非接触的。此时管材由于受到夹具的影响,会对送管轴产生一个反向作用力,这样参与插补控制的两轴受力情况不一致,切割的效果肯定会受到影响。

  6.数控系统因素

  有的情况下,伺服的调试效果不明显,此时可能就要介入对控制系统的调节了。激光切割机加工时通常线速度是比较恒定的,在直线与曲线上都是同一速度。这一点在直线运动上是没有多大问题的,但是在曲线,特别是小尺寸圆弧的加工上可能会因为加速度过大导致轮廓变形的情况。

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