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   摘 要：數(shù)控槍鉆是一種高效、高精度、高專業(yè)化的深孔加工機(jī)床，廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車行業(yè)、模具行業(yè)、軍工行業(yè)、航空航天等行業(yè)零件的深孔加工。本文以某機(jī)床0EM配套商生產(chǎn)的數(shù)控槍鉆主軸電機(jī)采用英威騰Goodrive35變頻器控制為例，詳細(xì)講述數(shù)控槍鉆的工藝特性，以及Goodrive35變頻器應(yīng)用在數(shù)控槍鉆主軸電機(jī)上的優(yōu)越性。
關(guān)鍵詞：Goodrive35 數(shù)控槍鉆 變頻器 閉環(huán)矢量 深孔加工

   一、數(shù)控槍鉆簡介及其工藝特性

                
                                      圖（1） 數(shù)控槍鉆深孔加工示意圖  

    在機(jī)器零件加工中，一般深徑比L/D大于5時(shí)稱為深孔。深徑比約為40-50的深孔加工，是一種加工難度大、技術(shù)含量高、加工專業(yè)程度高的孔加工技術(shù)。傳統(tǒng)麻花鉆在深孔加工中，會(huì)出現(xiàn)排屑困難以及派生出來的鉆頭壽命短等不利因素。相比于傳統(tǒng)麻花鉆，數(shù)控槍鉆在深孔加工中具有如下優(yōu)點(diǎn)：

    （1）排屑通暢。數(shù)控槍鉆在加工深孔時(shí)，具有一定壓力的切削液通過槍桿和刀頭，在孔內(nèi)能良好的分屑、卷屑和斷屑，并同時(shí)將切屑強(qiáng)制排出。

    （2）冷卻和潤滑充分。在鉆屑過程中，具有一定壓力的切削液不僅能將高速時(shí)產(chǎn)生的熱量帶走，而且還有潤滑作用和防腐作用。

    （3）良好的加工精度和表面粗糙度。

    （4）加工效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。因數(shù)控槍鉆切削速度和進(jìn)給量都比普通切削加工快，鐵屑由切削液強(qiáng)制排出，不存在加工中倒屑現(xiàn)象，所以加工效率高。而數(shù)控槍鉆屬于半自動(dòng)機(jī)床，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

   二、現(xiàn)場工況

    1、電機(jī)參數(shù)
  
      

   2、實(shí)景圖片
  
                             
                                         圖（2）數(shù)控槍鉆機(jī)床  

                    

                                 圖（3）應(yīng)用在主軸電機(jī)上的變頻器  

     三、數(shù)控槍鉆主軸電機(jī)對(duì)變頻器的需求

    數(shù)控槍鉆主軸電機(jī)要求采用變頻器來實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。數(shù)控槍鉆主軸電機(jī)需要變頻器在低頻時(shí)啟動(dòng)力矩大，快速起停。轉(zhuǎn)矩響應(yīng)要快，穩(wěn)速精度要高，抗干擾能力強(qiáng)。高速時(shí)電機(jī)噪音小，電機(jī)無異常抖動(dòng)。主軸電機(jī)最大轉(zhuǎn)速要求為6300r/min，最大輸出頻率為210HZ。速度脈沖編碼器安裝在主軸電機(jī)上,槍鉆主軸和主軸電機(jī)通過同步皮帶連接,輸入輸出帶輪直徑比值為1.5:1，亦即主軸電機(jī)最大速度為6300r/min,槍鉆主軸最大速度為4200r/min。

     四、Goodrive35應(yīng)用在數(shù)控槍鉆上的優(yōu)勢

   （1）采用高性能閉環(huán)矢量控制模式，使Goodrive35變頻器具有優(yōu)異的控制性能，無論在加減速時(shí)間、力矩、轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、運(yùn)行電流、電機(jī)噪音、穩(wěn)速精度等方面均有出色表現(xiàn)。

   （2）過載能力強(qiáng)，優(yōu)異的電流限幅特性，適用于重載應(yīng)用場合，可有效減少變頻器過載、過流保護(hù)誤動(dòng)作，最大限度保障生產(chǎn)連續(xù)性。

   （3）環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)上采用獨(dú)立風(fēng)道設(shè)計(jì)，可應(yīng)用于多油污、高粉塵和高濕熱等惡劣環(huán)境，能有效降低變頻器故障率，延長使用壽命。

    （4）標(biāo)配C3濾波器，有效濾除電網(wǎng)對(duì)變頻器的干擾，同時(shí)抑制變頻器整流開關(guān)元器件產(chǎn)生的高次諧波對(duì)控制回路弱電信號(hào)的干擾，保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。

   五、調(diào)試過程及參數(shù)設(shè)置

   1、現(xiàn)場接線示意圖
  
               
                                    圖（4）CNC數(shù)控系統(tǒng)與Goodrive35接線示意圖  

    2、調(diào)試步驟

    （1）編碼器參數(shù)及方向設(shè)定

    CNC數(shù)控系統(tǒng)、變頻器和速度脈沖編碼器之間的連線接好后，然后測試編碼器。設(shè)置編碼器線數(shù)P20.01，設(shè)置P00.00=2，P00.10=20Hz，運(yùn)行電機(jī)，此時(shí)電機(jī)旋轉(zhuǎn)為20Hz，觀察P18.00的測速值應(yīng)接近20Hz，如果測速值為負(fù)，則表明編碼器方向反向了，設(shè)置P20.02=1即可，如果測速值偏差較大，則表明P20.01設(shè)置錯(cuò)誤。觀察P18.02 Z脈沖計(jì)數(shù)值是否波動(dòng)，如果波動(dòng)，表明編碼器有干擾或者P20.01設(shè)置錯(cuò)誤，檢查接線及屏蔽線是否良好接地。

    （2）電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)

   記錄電機(jī)銘牌參數(shù)，然后設(shè)置參數(shù)P02.00~P02.05。設(shè)置P00.00=1，開環(huán)矢量運(yùn)行模式，并設(shè)置參數(shù)P00.15=1（旋轉(zhuǎn)參數(shù)自學(xué)習(xí)），同時(shí)給運(yùn)行命令，電機(jī)會(huì)先靜止然后再旋轉(zhuǎn)到2/3的額定轉(zhuǎn)速，自學(xué)習(xí)完成后，自動(dòng)停機(jī)，鍵盤顯示-END-，并且將學(xué)習(xí)得到的參數(shù)保存在P2組電機(jī)參數(shù)P02.06~P02.10中。
注：進(jìn)行上述動(dòng)態(tài)自學(xué)習(xí)時(shí)需要把電機(jī)軸與機(jī)械負(fù)載脫開，而進(jìn)行靜態(tài)自學(xué)習(xí)則不需要脫開機(jī)械負(fù)載。

    （3）試運(yùn)行電機(jī)

    設(shè)置P00.00=3，閉環(huán)矢量控制模式，同時(shí)設(shè)置運(yùn)行指令通道及頻率給定源。調(diào)整加減速時(shí)間及P3組速度環(huán)及電流環(huán)PI參數(shù)，使之在整個(gè)范圍內(nèi)運(yùn)行平穩(wěn)。

    （4）端子功能設(shè)定

    參考說明書P5,P6組輸入輸出端子功能進(jìn)行端子功能的設(shè)定。注：Goodrive35說明文檔由Goodrive300產(chǎn)品說明書和Goodrive35附加說明書共同組成。

    3、典型參數(shù)設(shè)置

   

   六、客戶評(píng)價(jià)

   試機(jī)過程中，在數(shù)控槍鉆進(jìn)行深孔加工時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速一般要求在2100r/min至2500r/min之間，實(shí)際測試效果是Goodrive35變頻器在電機(jī)噪音及振動(dòng)方面的性能均滿足并且高于實(shí)際需求。Goodrive35變頻器在數(shù)控槍鉆主軸電機(jī)上的應(yīng)用，獲得客戶高度肯定。