伺服電機(jī)在激光切割機(jī)中的重要性

寂靜天花板

伺服電機(jī)在激光切割機(jī)中是非常重要的一個(gè)部件，其質(zhì)量好壞決定設(shè)備使用的穩(wěn)定性，尤其是加工輪廓的變形問(wèn)題。目前，在激光切割機(jī)中使用最多的伺服電機(jī)品牌為安川、松下以及臺(tái)達(dá)等。
　　
伺服電機(jī)如何影響激光切割機(jī)的運(yùn)行
　　
對(duì)于激光切割機(jī)來(lái)講，無(wú)論是平板切割還是管材切割，想要設(shè)備按照既定的圖形進(jìn)行加工，關(guān)鍵就在于參與加工的各個(gè)軸動(dòng)態(tài)響應(yīng)性的高低及相互之間的配合問(wèn)題。如果在加工過(guò)程中，各軸的整體響應(yīng)太慢，或者某些位置出現(xiàn)一個(gè)軸偏差小，另一個(gè)軸偏差大的情況，則就會(huì)出現(xiàn)加工輪廓變形的問(wèn)題。而導(dǎo)致這種偏差不一致情況出現(xiàn)的原因眾多，有機(jī)械的、外力的、伺服響應(yīng)性、控制系統(tǒng)等因素，或是多因素疊加影響。因此，解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵在于各軸有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性及相互之間的配合的協(xié)調(diào)性，使其能比較嚴(yán)格地按照既定目標(biāo)進(jìn)行加工動(dòng)作。伺服電機(jī)作為一個(gè)承接機(jī)械與控制系統(tǒng)的中間執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能在一定程度上彌補(bǔ)、優(yōu)化、協(xié)調(diào)各個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)作，以達(dá)到更完美的控制目的。
　　
影響伺服電機(jī)正常運(yùn)行的因素：
　　
1.機(jī)械因素
　　
機(jī)械問(wèn)題相對(duì)而言比較常見，主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、傳動(dòng)方式、安裝、材質(zhì)、機(jī)械磨損等方面。
　　
2.機(jī)械共振
　　
機(jī)械共振問(wèn)題對(duì)伺服最大的影響在于無(wú)法繼續(xù)提高伺服電機(jī)的響應(yīng)性，從而使設(shè)備整體運(yùn)行在比較低的響應(yīng)狀態(tài)。此類問(wèn)題在同步帶傳動(dòng)的機(jī)械中比較常見，另外長(zhǎng)距離的滾珠絲桿有時(shí)也有此類情況。主要原因是同步帶的剛性偏低，共振頻率低，長(zhǎng)距離的絲桿自身慣量較大，且多有變形情況，特別是在電機(jī)容量選擇偏小的情況下比較容易起振。同時(shí)安裝時(shí)的裝配工藝高低和材質(zhì)的優(yōu)劣也會(huì)對(duì)機(jī)械的共振產(chǎn)生影響。
　　
3.機(jī)械抖動(dòng)
　　
機(jī)械抖動(dòng)實(shí)質(zhì)也是機(jī)械的固有頻率問(wèn)題，通常比較多地出現(xiàn)在單端固定的懸梁結(jié)構(gòu)中，特別是在加減速階段表現(xiàn)尤其明顯。低頻的抖動(dòng)在加工件中會(huì)呈現(xiàn)出大波浪狀的形態(tài)，較高頻的抖動(dòng)會(huì)有鋸齒狀的形態(tài)。
　　
4.機(jī)械內(nèi)應(yīng)力、外力等因素
　　
由于機(jī)械材質(zhì)和安裝的差異，設(shè)備上各傳動(dòng)軸的機(jī)械內(nèi)應(yīng)力、靜摩擦力等可能會(huì)不一致。如果設(shè)備中參與軌跡插補(bǔ)控制的兩軸中的某一軸的內(nèi)應(yīng)力或者靜摩擦力等更大，則會(huì)一定程度上消耗掉伺服的轉(zhuǎn)矩，造成此軸的加速變慢，從而導(dǎo)致加工輪廓變形。通常我們可以通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器反饋生成的波形曲線來(lái)觀察傳動(dòng)軸的內(nèi)應(yīng)力問(wèn)題。
　　
外力作用于軸上的情況也比較類似。一般的板材切割機(jī)，各軸與工件之間是非接觸的，可能受到的外力有限。但某些管材切割機(jī)，送管軸會(huì)參與切割時(shí)候的插補(bǔ)，而另一軸一般是非接觸的。此時(shí)管材由于受到夾具的影響，會(huì)對(duì)送管軸產(chǎn)生一個(gè)反向作用力，這樣參與插補(bǔ)控制的兩軸受力情況不一致，切割的效果肯定會(huì)受到影響。
　　
6.數(shù)控系統(tǒng)因素
　　
有的情況下，伺服的調(diào)試效果不明顯，此時(shí)可能就要介入對(duì)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)了。激光切割機(jī)加工時(shí)通常線速度是比較恒定的，在直線與曲線上都是同一速度。這一點(diǎn)在直線運(yùn)動(dòng)上是沒有多大問(wèn)題的，但是在曲線，特別是小尺寸圓弧的加工上可能會(huì)因?yàn)榧铀俣冗^(guò)大導(dǎo)致輪廓變形的情況。