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 尼得科驱动器 M700在攻丝机床主轴上的应用介绍

       尼得科/Nidec CT Unidrive M700在一种全自动CNC加工中心攻丝主轴控制上的应用，该加工中心能自动更换各种铣刀、钻头、丝锥，在工件上加工出平面，沟槽以及各种规格的螺纹孔。

尼得科驱动器M700系统配置

 

系统结构图如下图一所示，一段攻丝过程的完成由控制刀头垂直运动的Z轴和旋转运动的主轴（下文简称C轴）共同完成，C轴攻丝***高速度要求为5000rpm。控制工件平移运动的X、Y轴在此文中不做详细介绍，攻丝的速度和精度由C轴和Z轴匹配的***度决定。

图一：系统结构图

 

由上图可知，CNC系统发送两路脉冲信号，分别传输给M700驱动器以及Z轴驱动器，控制两轴电机的运行以及加减速，驱动器将收到的脉冲信号转换成速度信号控制电机的运行，并将电机编码器反馈回的位置经过分频输出反馈至CNC，使整个系统构成一个双闭环控制系统。同时CNC将C轴和Z轴的位置进行比较，能够实时计算出刀头实际位置误差，该误差作为诊断信息在系统显示屏上显示，供调试以及生产过程中监控攻丝质量。尼得科变频器

 

除攻丝功能外，C轴电机还要完成铣削，钻孔以及定位模式。铣削以及钻孔模式下，变频器以***高12000rpm的速度运行，定位模式主要是在C轴换刀前对其轴位置进行定位，同时保持足够的锁定力矩以保证自动换刀过程的完成。

 

C轴的配置包括电机，编码器，驱动器以及相关配件，具体信息如下表一。
 

尼得科驱动器：控制要点

铣削模式与钻孔模式类似，CNC给定的都是恒速脉冲信号，驱动器只需将电机速度控制在***大12000rpm并稳定运行。由于CNC给定的是高速脉冲信号，电缆需使用品质较好的屏蔽双绞线，并做好系统接地，保证驱动器接收到的信号不受干扰。

 

此例中，来自CNC的给定以及反馈信号都接在M700驱动器自带的反馈端子P1，P2上，电机SinCos编码器反馈信号接到扩展卡SI-Universal Encoder 卡P1口。设置好相应的电机以及编码器参数，执行动态自整定后即可运行电机，由于12000rpm已经超出电机额定转速，需要使能高速模式，应用CTScope示波器监控实际转速如下图三，适当调节速度环参数，即可达到12000±1prm的速度精度。完全满足用户需求。

当设备需要更换刀头时，系统会提前发来一个开关量输入信号，驱动器需要将电机轴旋转到固定的位置并以足够的力矩锁死，之后反馈一个完成信号至CNC系统。

 

此例使用的SinCos编码器，其信号图见下图四，不能提供***位置，需要应用其Z脉冲信号作为参考位置对C轴轴进行定位，应用M700驱动器Z脉冲模式设置参数，可以实现编码器位置以Z脉冲为零位。由于Z脉冲的位置是固定的，应用M700的定位功能，设定好定位位置，驱动器接收到定位指令后将自动旋转C轴至该位置并锁定。

攻丝模式采用的是速度跟随方式，速度曲线变化非常快（5000rpm/0.3s），所以其控制难点是在速度跟随的精度要求非常高，影响速度跟随精度的原因较多，主要有输入信号的采样周期，速度指令更新周期，以及速度环的响应特性，M700驱动器通过其配置的选件卡MCi210结合MCS编程软件中的position任务能达到***快250μs的响应速度，将CNC脉冲指令的速度传输至驱动器速度给定参数Pr1.021，以此来提高速度指令的更新周期。

 

在速度环响应特性方面，控制核心是针对不同的速度给出不同的速度环PI值，完成此项任务，同样离不开MCS软件快速***的控制，通过M700板载硬件或配置的MCI210卡都可完成此项功能。应用CTscope监控的速度图片以及攻丝效果见图五、图六所示。经客户测试完全满足要求。

尼得科驱动器M700:应用体会

此应用全面体现了尼得科CT高性能驱动器Unidrive M700在高精度伺服应用方面的性能及优点，该驱动器支持有/无传感器伺服控制，对永磁同步电机的控制性能优异，其标配Ethernet以太网通讯接口，自身携带的编码器口可以提供两路反馈信号的输入/输出，能支持多达15种类型的速度反馈信号；同时还提供三个扩展插槽，支持反馈、扩展I/O、总线以及应用程序模块等选件，可以能够根据用户现场的特点进行灵活配置。

 

另外，应用MCS软件编写的用户程序能满足其特定的需求，实现产品的独特性。在项目调试和维护过程中，结合Unidrive M Connect 驱动器配置软件以及CTScope示波器软件，能非常方便地对驱动器各种参数进行设置和监控，对项目调试和存档工作带来极大便利。

此新闻来源于尼得科公众号