進口數控內外螺紋磨床的電氣改造父流變頻器交流伺服系統在舊設備改造中的應用東風汽車傳動軸有限公司楊少強為了加快新產品的開發及提高產品質量在汽車工業的零件加工中大量使用了教控設備。絞多年運行，設備已進入故障多發期，經統計百分之九十的故障發生在，控系統的外設，數控系統主板的故障相對較少。本著降低設備改造成本，發揮設備最大經濟效益保留了性能穩定可靠維修資料較為齊全的FANUC3MC，控系統，將設備的直流，服系統及其直流電機全部改造成為交流伺服系統普通交流電機或交流伺服電機。兩臺設備十多年沒有機械和電氣大修，只是結合改造進行項目修理，實踐證明這種改造是卓有成效的。

　　東風汽車傳動軸有限公司由1986年引進了兩臺內外數控螺紋磨床，機床由英國系統，主要用于加工汽車循環球轉向器的螺桿向母。

　　此兩臺內外數控螺紋磨床經過幾年正常運轉后，先后發生故癉。故障現象開機后屏幕顯電機過流，打開電柜，檢，電機伺服放大器模塊，故障顯極管區的，紅燈亮，故障原因分析該機床工作臺驅動采用英國直流伺服單元以及直流電機。因為加工工藝的窬要，每加工個零件，工作臺要往復運動十多次。由于直流電機所固有的缺點，經多年頻繁的正反轉，碳刷及整流子磨損嚴重，曾多次更換碳刷及修磨整流子，以應付生產。最終因電機整流子擊穿，致使直流伺服單元模塊過流報警。

　　交直流伺珉電機特性分析因為兩臺內外數控螺紋磨床引進較早，采用的是永磁直流電機，這種電機有定的優點。由于永破直流伺，電機能在較大過載轉矩下長期地工作以及電機的轉子慣量較其他直流伺服電機都大，因此它能直接與絲桿相連而不需中間傳動裝置，而且，因為無勵磁回路損耗，所以它的外形尺寸寸比其相類似的勵磁式直流電機小。它還有個特點，是可在低速下運轉，如能在1甚至在0上，下平稹的運轉。

　　但直流電機卻存在些固有的缺點，如它的電刷和換向器易磨損，需賽經常維護；由于換向器換向時會產生火花，使電機的最高轉速受到限制，也使應用環境受到限制；而且直流電機的結構復雜，制造困難，所以銅鐵材料消耗大，制造成本高。

　　近年來，世界各國都在致力于交流電機傳動系統的研究。隨著轉差頻率控制，矢量變換控制和直流轉矩控制等新的交流調速理論的誕生；以01和010為代的，近于理想的自控式大功率開關器件的制造成功；微型計箅機計微型計算機控制技術的發展；目前，高性能的交流調速系統，伺服系統已研究制造出來，正逐步取代直流伺服系統，這種發展趨勢日益明顯。

　　交流電動機和直流電動機比較具有結構簡單制造方便運行可靠堅固價格低廉等系列優點，特別是和同容量的直流電動機相比，交流電動機的重量約為直流電動機的半，而其價格僅為直流電動機的3.般來講，在同樣的體積下，交流電機的輸出功率可比直流電機提高70，另外，交流電機的容量可以比直流電機造的大，達到最高的電壓和轉速。但是，異步電動機也有些缺點，最主要的是不能經濟地實現范圍較廣的平滑調速；必須從電網吸取滯后的勵磁電流，使電網功率因數變壞。

　　交流伺服電機的機械特性比直流伺服電機的機械特性要硬，其直線更為接近水平線，另外斷續工作的范圍更為擴大，尤其是在速區域，這有利于提高電機的加減速能力。針對臺，控磨床的直流電機在機床各部位的工作情況，我們采用了不同的方案進行，改造姑13705金剮石滾輪修正器驅動系統印劇繞組直班電動機的外形為扁圓形，電機的定子為強力的永磁磁鋼，電機的電柩為印刷繞組呈圓盤狀，碳刷由倒面引人。所以，它具有體積小，長度短，電樞慣性小，低速運行平穩，調速性能好，結構簡單等特點，在國外機床上已得到廣泛的應用。

　　河13705外螺紋磨床主要是把此種電機用于金剛石滾輪修正器往復運動的驅動上，出現直流驅動模塊過電流報替，經判斷是印刷繞組直流電機報警，拆開電機后，發現經過長期頻繁的正反向運動，電機電樞盤狀的印刷電路部分已磨穿。經了解，西安微電機研究所也曾小批量生產印刷繞組直流電機，但是技術數據與要求的相差甚遠。重新訂制，價格昂貴，加工周期比較長。

　　對金剛石滾輪修正器的工作過程進行分析它主要由印刷繞組直流電動機的旋轉運動，通過螺桿螺母傳動變為直線運動，然后再通過拔叉及棘輪裝置，使金剛石滾輪上下移動。其修正的精度取決于機械的棘輪裝置，與電機的關系不大，但它要求電機的轉動慣量要小。而交流變頻調速裝置控制的交流電機正好具有如此的特性。交流變頻裝置具有設定加減速時間的功能，只要合理地選擇好適當的參數，就能使電機較正確地啟停，因當時廠里尚無小功率的交流變頻器，只得選用53，5，552，5.5人的變頻調速器為了防止意外趄程故障，增設了個無敝點接近開關，在移動的螺母端加上個撞塊，萬由于某程原因而超程，中間繼電器1動作，其常開觸點接通變頻器的財，gt；端，是電動機急停制動，以免損壞機械裝置。

　　所選擇的交流電機為人0274.功率是250評，電流較小，而5久05.5艮入變頻器內部的電子保護電路最小輸出電流限幅為25，故起不到保護的作用，所以在交流電機電路上裝自動空氣開關，乃20 1鍰以保護電機和變頻裝置。

　　驅動裝置改造后，金剛石滾輪修正的工作效率及精度均保持了原設備的水平。

　　改造MI6900工作臺驅動系統原6900工作臺驅動系統采用英國的0上0驅動裝置和直流伺服電機。因加工工藝的需要，加工個零件工作臺要往復十多次，按日產量120件計箅，每天要達千次左右。因為直流電機鐸繁的正反轉，所以碳刷及整流子磨損嚴重，幾經，換碳刷及修復整流子應付生產，最后因整流子擊穿而無法修復。目前，國內尚無適合的直流伺服電機替代。

　　我們采用富士變頻調速器只，580224及90.慢識交流電機來改造原來的直流伺服系統。但是，如何將變頻調速器與及即03！數控系統連接是關鍵的問。

　　我們知道，富士變頻調速器控制的電機輸人0到107直流電壓，而控制電機的正反轉是在或虹7端輸人個開關量指令信號，而FANUC3MC控制電機轉速及方向是輸出給定模擬量，到±電壓。所以，富土變頻調速器與FANUC3MC連接，必須要有個電壓方向的鑒別電路，我們用1儷24運算放大器組成了個單限電壓比較電路。

　　50，心800為自動動作繼電器。

　　階3阽系統從接插件似的14，15端輸出0±10電壓，經過硅整流橋，2人整流后接到變頻器的，12端。所以不管系統輸出的是正向或是反向的電壓，輸人到富士變頻器的接線端子總是12端為正，端為負。滿足了富士變頻器在速度控制電路端，12輸入0到10整流的505端通過，100尺，12，282加在324的反相輸入端6.當輸人為正時，04324輸出端7腳端輸出負電壓，使300以截止1中間繼電器不吸合，的常閉觸點接通變鐸器的方向控制端，交流電動機正轉。而當給定電壓為負值時，大約在0.2，左右，324的7腳即輸出正壓使30，2的極處于正偏，管子飽和導通使吸合，其常開觸點接通虹，使電機反轉。

　　因為運算放大器的輸人阻抗較高，可以在其輸入端需接，10.068電容濾波，否則輸出繼電器會產生干抗震蕩，而使電路無法工作，另外在輸人端接上，2，03反并聯級管進行電壓移位，能保護運算放大器。

　　為使中間繼電器觸點的可靠性提，可使用的小型中間繼電器JRX13F，副常開，常閉均并聯使用。

　　該裝置經改造后，運行很正常，從未發生過故障，因交流電動機不需要更換碳刷及修磨整流子，可以大大地減輕了維修工的工作量，變頻調速器及電機均屬常用備件，通過改造已使該機床的工作臺驅動系統的電氣部分備件無后顧之憂了。

　　改造兩臺設備中有位置編碼器的數控直流伺服軸以上兩例均是無位置反饋的執行器件，如何改造兩臺設備中有位置編碼器的數控直流伺服軸呢，1交流伺服系統的選型伺服系統在數控設備中對其穩定性可靠性有著重要的作用，在改造中面對品種繁多的品牌，應如何選擇呢，目前市場上的交流伺服系統基本可分兩類種，第類為模擬技術交流伺系統，第類為數字化交流伺服系統。第類中又將軟件交流伺服系統單列種，其功能性能可靠性方便性等無疑領先于其它伺服系統。

　　種伺服在功能上有較大的區別。

　　1模擬交流伺，用途單，因采用模擬技術，僅具有簡單的燈光顯如伺服正常伺銀報蓍等只能接收模擬電壓指令信號，缺乏豐窗的自診斷自測量及顯功能如不能顯電流值指令值電機當前位置故障類別等。

　　2數字化交流伺版與模擬交流伺服在功能上相比具有明顯的優勢。可以機多用，如作速度，力矩，位置控制，可接收模擬電壓指令和脈沖指令自帶位置環，各種監控參數均數字方式設定無可調電位器，穩定性好，具有較豐富的自診斷，報警功能，系統參數由廠商出廠或現場由使用者設定，運行較穩定。

　　3軟件交流伺服其特點是將各種控制方式如速度力矩位置前饋速度電流力矩位置直接進給牽引控制或不同規格，功率的伺趿電機的畢控程序數據分別嬴以軟件代碼全部存人機內，使用時可由商家或用戶設定軟件代碼，相關部裝置，通過顯操作部位鍵或數碼顯可方便跟蹤觀察，調整伺眼系統的各種狀態如指令電壓值電機電流值負荷率當前位置進給速度故障類別等。無焱外部信號，可自檢，試運行，能在數分鐘甚至數秒內判斷出整機的故障范圍。此種伺是目前最為先進的產品，價格比液數字化交流伺服略高點。日本的伺服系統產品價格性能比優于歐美，較典壅的選擇產品有東榮電機株式會社的855，0幻系列，菱電機株式會社的MRJ2SUPER系列0我們選擇了菱MR12交淹伺服系統。

　　2菱，1口系統交流伺服系統主要特點1采用緊湊型智能功率模塊及優化的散熱設計，使伺，驅動器的體積大幅減小。

　　2交流伺服電機采用高熱傳導性設計用于低慣倨，離鐸度使用的場合。

　　3控劁電源獨立接線控，電源的接線與主回路的電源分開。當警報發生時主回路的電源會切斷，而控匍電仍然處于，1這樣可以確認警報信號，正確搡作。

　　4轉矩控制功能伺，系統可由用戶根據設備的具體情況，在位置速度和速度轉矩種控制模式中選擇。

　　5停止狀態反波動功能采用菱開發的獨有的方法，使伺服鎖定狀態下的微小波動得以克服，適于建立起個穩定的系統。

　　6自動電機識別功能系統將電機識別的信息放入編碼器中，也就是使伺服放大器能自動識別驅動的電機。當伺服檢測到不匹配，便發出警報，消除出錯的可能，并提焱再設定參數。

　　電機編碼器的撈出脈沖可設定通過擴展參數可以設定伺，放大器輸出時編碼器每轉周輸出的脈沖數，設定范圍為5實時自動調整和響應性系統可以無需任何增益調整而自動地配合電機調整到最優化的設定。實時自動調整的靈敏度可根據機械硬度而改變應設定選擇，模型自適應性，高穩當系統的實現成為可能。

　　配備個人計算機界面通過把232串行通信口于個人計算機連接，可以顯所監視數據的變化，參數的成批寫人儲存形和測試運行，3伺販電機的容董與伺服放大器的選擇入技術規格與安裝說明書中對如何計算與設備配套的伺，電機容量有詳細的說明，在此不再詳述。我們的工作是將原設備的直流伺綴系統改造為交流伺服系統，只要在電機功率西配即可，并不需要作太復雜的計箅。如原3705工作臺電機為英國00公司產品8號52K850；額定轉矩8№n；最大轉速260我們選擇中，性中容量HCSF系列伺M電機a號HCSF202與相應的伺板放大器隨了22，電機額定輸出2額定轉矩9.55，1最大其余各伺，軸均根據原電機的額定轉矩，最大轉速選擇相應的伺服電機與伺服放大器。

　　4改造實施這兩臺設備中有位置編碼器的數控直流伺服軸中，有內置位置編碼器電機與分離式位置編碼器電機兩種。

　　內置位置編碼器電機由原來的位置編碼器直接到FANUC 3河主板，改為內置位置編碼器電機到伺服放大器分鐸后到FANXJC3MC主板，犯7參數為設定伺，放大器輸出時編碼器每轉周輸出的脈沖數，根據設備的要求設為⑵分離式位置編碼器電機保留原分離式位置編碼塍作為系統的位置環，原位置編碼器酵主板的接線不變，內置位置編碼器到伺服放大器的信號只作為速度環。

　　5改造經驗14，03，主板到伺服放大器的模擬給定信號，用金屬屏蔽線，并單端接地主板端。以免干擾引起伺服軸漂移。

　　般，如果伺服放大器內部和外部模擬電路中的偏置電壓引起了伺，電機在模擬童速度指令，或0模擬最速度限制時發生緩慢轉動，可使用伺服放大器提供的自動，偏置功能，使，置電壓自動調到參數隊29.如伺趿軸仍瀟移，可將模擬給定信號反向同時將決定電機旋轉方向碼，般都是由于伺服放大器處于連續輸出羹薅晷電流過大狀態。首先應檢，機械傳動負荷是否過重，可將伺服放大器的狀態顯設定在顯有效負荷率，監視電機狀態并進行機械調整。如無效，則可能是替換的電機功率余量過小。應重新選擇匹配的伺，放大器和電機。

　　結束語由上述幾個成功的改造實例可以看出，有的放矢地對數控設備的外設進行改造，可以收到，半功倍的效果。改造后的設備運行仍然可靠，保持原有設備的加工精度，滿足零件的加工要求。節約了對設備進行全面改造的昂貴費用。從設備改造后運行了多年也可以看到，交流伺系統具有經濟功能完善性能優良運行可靠等直流伺服系統無法替代的優點。

　　進入十年代，我國陸續引進了不少進口設備，如何充分的發揮這些梢度，效率進口設備的作用，解決這些設備的維修備件，是擺在維修人員面前的項重要的課銓。我們要盡董根據設備的不同情況，用國內的備件或茵內容易購置的通用塑國外備件來代替留外的特殊備件。經過部分的電氣元件的改造，臧少維修的工作量。提高設備，碼器