1、行業概述

1.1機床簡介及分類

機床：是指制造機器的機器，也稱工作母機或工具機，習慣上簡稱機床。

分類：一般分為金屬切削機床、鍛壓機床和木工機床等。現代機械制造中加工機械零件的方法很多，除切削加工外，還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓等，但凡屬精度要求較高和表面粗糙要求加工成較細的零件，一般都需要在機床上用切削的方法進行最終加工。

金屬切削機床包括：車床、磨床、刨床、鉆床、雕銑機、加工中心、機床高速主軸等等。

數控機床是一種裝有程序控制系統的自動化機床，其較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現代機床控制技術的發展方向，是一種典型的機電一體化產品。后面我們一般遇到的都是數控類機床變頻應用。

1.2機床高速主軸工藝需求和指標

1.2.1、機床主軸：

電主軸是將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術，電主軸是一套組件，它包括電主軸本身及其附件：電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置（水冷油冷）、內置編碼器、換刀裝置等等。

1.2.2、數控機床主軸在采用變頻驅動時，對變頻器有如下幾方面的技術要求：

1.2.2.1穩速精度：指主軸運轉穩定運行時的轉速波動誤差，一般開環控制要求在3%以內，閉環控制要求在0.3%以內。

1.2.2.2急加/減速：為了提高工作效率，要求變頻器的加減速時間盡管短，一般要求在3~5秒完成。

1.2.2.3避免超調現象：變頻器從一個速度變化到另一個速度時的震蕩指標，一般要求超調量越小越好。

1.2.2.4低速重切削要求：在加工一些工件時需要變頻器低頻大轉矩輸出，低速重切削是衡量變頻器是否適合在數控機床主軸應用的最重要的指標。

1.2.2.5高可靠性：由于機床加工材料的特殊性，現場金屬粉塵、油污、潮濕等惡劣環境，需要變頻器更高的防護等級；

1.2.2.6高速閉環矢量及定位：某些主軸設備需要幾萬轉速度，做閉環矢量控制，實現定位控制功能，機床剛性攻絲工藝要求主軸做定位控制，0速力矩保持進刀。

1.3機床高速主軸剛性攻絲

剛性攻絲：加工內螺紋絲時，同步控制主軸的旋轉和Z軸的進給量，這樣攻絲的精度可以得到保證，這個過程就叫做剛性攻絲。

剛性攻絲要求進刀時，主軸處于定位狀態，這樣每次進刀時的刀口位置是一致的。攻絲和出刀的速度同步，速度精度要求極高，這樣才能保證主軸出刀時，螺紋絲不會被弄壞。

2、剛性攻絲工藝參考品牌及對比

2.1機床高速主軸做剛性攻絲，變頻器可選品牌

目前，國產變頻器能夠滿足主軸做剛性攻絲的不多，庫馬克ES850H及某國產主流產品可以滿足行業需求，我司產品從調試性能指標來看占優勢；

2.2、攻絲數據對比

庫馬克變頻器可攻M3~M10的螺孔，最高可攻到M10螺孔；某國產主流產品最高只能攻到M8螺孔，攻絲時存在抖動現象。

2.3、性能對比

從加工螺孔型號數據對比來看，庫馬克變頻器擁有更高的低頻力矩，更高的穩速精度。

3、ES850H系列機床主軸行業應用關鍵點

3.1、機床主軸高速3萬轉，滿足閉環矢量控制；

3.2、精準的定位控制功能，保證主軸進刀口位置一致；

3.3、需要攻絲時，穩速精度高（ES850H閉環速度精度±0.01%）、加減速響應時間快（3秒甚至更低的加減速時間）、低速切削力矩大（最高可攻M10螺孔）；

3.4、變頻器配合機床數控系統工作，包括接收和反饋系統速度脈沖信號，端子啟停控制等等；

3.5、使機床實現一機多用，既要實現高速和中速雕銑、打磨、鉆孔，也要實現低速剛性攻絲；

3.6、ES850H系列變頻器電氣密閉結構，更好的適應現場惡劣環境；

4、調試過程

4.1、閉環矢量控制參數設置及調試過程

1）、設置63組電機銘牌參數，啟動變頻器做電機參數靜止自學習。

2）、將編碼器信號線（8根信號線）正確接入PG卡端子，設置P63.07為1（閉環矢量控制模式），設置P61.00編碼器每轉脈沖數，測試運行閉環矢量控制。

3）、觀察閉環矢量控制運行狀態，適當調整23組參數速度環比例增益和積分時間，包括P23.02電流環比例增益和P40.07位置環比例增益，直到電機運行狀態穩定。

4.2、調試定位控制功能

設置P40.00為1伺服控制使能，仿真端子DI5使能（P40.01位置控制使能信號）、將主軸用紅筆做好標記，測試主軸定位功能。

4.3、結合系統做剛性攻絲

將系統信號線正確接入變頻器控制端子（啟停正反轉及繼電器輸出信號），系統速度脈沖信號接入PG卡（4根線），PG卡（6根線）反饋當前運行速度脈沖信號給系統。

剛性攻絲生產過程：

首先，主軸刀鉆初孔。

然后，更換刀口攻螺紋絲。主軸加工螺紋孔前，主軸定位使能，RO1繼電器輸出定位完成信號給系統，此時主軸刀口定位力矩保持，以相同的位置進刀，系統給定脈沖速度信號，主軸提速做攻絲環節，當螺紋深度達到，系統停車，反向運行回刀，當刀口離開螺紋孔，再次做強制定位使能，進入第二個螺紋孔攻絲流程。此過程中，攻絲和回刀要求速度精度非常高，保證螺紋絲在回刀時不會弄壞。

分別做M3~M10不同型號螺紋孔攻絲，觀察變頻器輸出電流及主軸運行情況。

4.4、系統接線和參數設置

1）、系統接線

2）、參數設置

5、現場圖片

結論：

庫馬克ES850H系列驅動器通過優化的控制算法設計帶來單位電流力矩最大化和快速精準響應的特性，使其在包含具有高頻轉速高及低頻力矩大且精度高的多功能新型機床上得以成功批量應用，搭載該產品機床的終端用戶對機床的加工效果、加工效率充分滿意，加工制品品質高且穩定，同時，該驅動器所具有的人性化、智能化設計，使得產品具有接線簡單，需要調試參數較少和快速的特點，便于推廣應用。