摘要：對(duì)我國(guó)的機(jī)床行業(yè)的現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，并介紹了三菱的運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品在機(jī)床行業(yè)的一些應(yīng)用案例及產(chǎn)品的簡(jiǎn)介。通過(guò)多軸的運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)其在該行業(yè)的高速高精度的控制優(yōu)勢(shì)。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)床行業(yè) 運(yùn)動(dòng)控制器 高速高精度

　　Abstract：Make a simple analysis of the status of  China’s machine tool industry .and describes the Mitsubishi motion control products in the case of some applications of the machine tool industry and product introduction.Through multi-axis motion controller products in the industry to achieve its high-speed high-precision control advantage.

　　Keywords：machine tool industry;motion controller; high-speed high-precision

 1．機(jī)床行業(yè)的現(xiàn)狀和前景

　　近30年來(lái)，隨著改革開(kāi)放的逐步深入，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)得到了很大的發(fā)展。國(guó)外的很多新技術(shù)新產(chǎn)品不斷沖擊著中國(guó)國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)，導(dǎo)致了制造業(yè)加工業(yè)迅猛發(fā)展，這給機(jī)床行業(yè)的拓展和進(jìn)步帶來(lái)了巨大的契機(jī)。

　　中國(guó)的機(jī)床行業(yè)從以往的以小型機(jī)床為主體的大量制造，到現(xiàn)在大中型機(jī)床，成套成線產(chǎn)品的比重逐步增大。并且，隨著加工工藝的不斷改進(jìn)，對(duì)于加工精度加工速度的要求也越來(lái)越高。

　　目前全國(guó)機(jī)床行業(yè)的生產(chǎn)廠家有上萬(wàn)家，其中大多是以生產(chǎn)中低端粗加工為主的企業(yè)。但是，近年來(lái)由于材料和能源價(jià)格的飛漲，國(guó)家所采取的貨幣緊縮政策等因素，都將導(dǎo)致下游行業(yè)的增速減慢，利潤(rùn)減少。而有高附加值的產(chǎn)品增速則繼續(xù)保持增產(chǎn)，利潤(rùn)大幅增加，未來(lái)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)將不可避免的將朝高端市場(chǎng)轉(zhuǎn)移。所以，越來(lái)越多的企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始意識(shí)到，中國(guó)的機(jī)床行業(yè)，在固守低端領(lǐng)域的同時(shí)，更應(yīng)在高端產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)及制造方面拓展，而不是更多得依靠進(jìn)口設(shè)備。

　　機(jī)床行業(yè)根據(jù)不同的設(shè)備，使用的電氣產(chǎn)品非常地廣泛，從單片機(jī)，PLC，定位模塊，數(shù)控系統(tǒng)到運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)等都有涉及，更有廠家自主研發(fā)的電氣設(shè)備。一些高端應(yīng)用領(lǐng)域，如高精度的磨床，旋轉(zhuǎn)刀庫(kù)，伺服沖壓送料機(jī)，自動(dòng)化專機(jī)流水線等，對(duì)于控制和工藝都有一些特殊的需求，這些都不是普通的脈沖發(fā)生產(chǎn)品或者定位產(chǎn)品可以簡(jiǎn)單對(duì)應(yīng)的，正越來(lái)越多的使用運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品。

2．三菱運(yùn)動(dòng)控制和伺服產(chǎn)品簡(jiǎn)介

　　三菱在運(yùn)動(dòng)控制和伺服驅(qū)動(dòng)方面具有豐富的產(chǎn)品線，可以對(duì)應(yīng)各種類型的機(jī)床設(shè)備。

　　在運(yùn)動(dòng)控制器方面，從8軸同步控制到32軸同步控制，直到1280軸同步控制都有對(duì)應(yīng)方法。并且，三菱的運(yùn)動(dòng)控制器通過(guò)不同的操作系統(tǒng)軟件，可支持不同的機(jī)床行業(yè)應(yīng)用。如SV13的操作系統(tǒng)，以專用的SFC的編程語(yǔ)言，多應(yīng)用于高精度的磨床設(shè)備進(jìn)行插補(bǔ)的動(dòng)作，而SV22的操作系統(tǒng)，以機(jī)械支持語(yǔ)言，則廣泛應(yīng)用于多軸高速高精度同步控制的機(jī)床設(shè)備中。

　　在伺服產(chǎn)品方面，具有各種慣量等級(jí)，滿足各種設(shè)備的定位控制要求，而且從功率上來(lái)說(shuō)，小到50W，大到110kW都有成熟產(chǎn)品。對(duì)于110kW以上的需求，也有各種對(duì)應(yīng)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。

3．三菱產(chǎn)品在機(jī)床行業(yè)中的應(yīng)用以及特點(diǎn)

　　下面我們就以2個(gè)客戶案例，來(lái)介紹三菱運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品在機(jī)床行業(yè)中應(yīng)用。

①．高性能伺服沖壓及送料系統(tǒng)

　　前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，今后的機(jī)床行業(yè)將朝著高端的市場(chǎng)轉(zhuǎn)移，那么對(duì)機(jī)床的復(fù)合化智能化提出了更高的要求，以普通的沖壓設(shè)備為例，以往設(shè)備是將沖壓好的工件由人工操作拿取，隨著現(xiàn)在國(guó)內(nèi)人力成本的不斷上升，由機(jī)器替代人工操作將是一個(gè)必然的趨勢(shì)，那么高性能的沖壓機(jī)床將會(huì)由自動(dòng)送料取料系統(tǒng)取代人的操作。那么沖壓設(shè)備如何根據(jù)不同的工件運(yùn)行不同的沖壓曲線，送料系統(tǒng)如何和沖壓系統(tǒng)相配合，如何保證模具的安全性等將是高端沖壓設(shè)備所需要考慮的，無(wú)疑使用運(yùn)動(dòng)控制器是最優(yōu)選的方案，它要求運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品能根據(jù)不同的工件加工要求來(lái)變化沖壓曲線，送料設(shè)備與沖壓設(shè)備的同步控制。

動(dòng)作概要如下：

　　該系統(tǒng)由伺服沖壓機(jī)和配套的送料機(jī)所構(gòu)成，沖壓機(jī)在沖壓完成的同時(shí)，送料系統(tǒng)進(jìn)行送料的動(dòng)作，在沖壓頭非工作的區(qū)域，完成送料，并且送料系統(tǒng)回到初始位置，等待沖壓機(jī)再次進(jìn)行沖壓，依次循環(huán)，此系統(tǒng)要求送料系統(tǒng)動(dòng)作和沖壓機(jī)的動(dòng)作能相互配合，進(jìn)行同步的控制。該設(shè)備需要沖壓軸一個(gè)，傳送軸六個(gè)。

　　該系統(tǒng)的伺服沖壓機(jī)與送料機(jī)都是由三菱的運(yùn)動(dòng)控制器QD系列MOTION來(lái)進(jìn)行控制，系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)如下：

　　由于該設(shè)備使用了三菱的最新的Q170M型運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品，最多可控16根軸，所以如果今后需要控制更多的沖壓機(jī)的話，只需要相應(yīng)增加伺服產(chǎn)品既可，控制產(chǎn)品無(wú)需增加。另外，該運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品內(nèi)置電源，PLCCPU和運(yùn)動(dòng)控制CPU，節(jié)約了客戶的一部分成本。同時(shí)，它基于IQ Platform的高速通信基板，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的鏈接通信，運(yùn)動(dòng)控制器與伺服放大器之間采用了三菱自主開(kāi)發(fā)的SSCNETⅢ伺服總線網(wǎng)絡(luò)，使各軸的時(shí)鐘頻率達(dá)到一致，保證了所有的軸在同一時(shí)刻接受到同一指令并開(kāi)始動(dòng)作。這些特性對(duì)于這種同步要求很高的設(shè)備來(lái)說(shuō)，是非常必要的功能。另外，該運(yùn)動(dòng)控制器使用光纖總線連接，網(wǎng)絡(luò)通訊速度更達(dá)到了50Mbps，不但提高了抗干擾能力，減少了現(xiàn)場(chǎng)布線操作的錯(cuò)誤率，還能實(shí)現(xiàn)海量控制數(shù)據(jù)的高速傳輸。

　　通過(guò)一臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制器可同時(shí)控制伺服沖壓機(jī)和送料機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。使用三菱特有的機(jī)械結(jié)構(gòu)程序，簡(jiǎn)單地編寫(xiě)程序就可以將沖壓頭的動(dòng)作和送料的各軸完美的結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)同步控制的要求。通過(guò)調(diào)整下圖中主軸的運(yùn)行，就可以簡(jiǎn)單的控制所有的軸按照固定的時(shí)序完成各自的動(dòng)作。

　　同時(shí)，客戶可通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器，根據(jù)實(shí)際沖壓工件，選擇適合的沖壓曲線，減小了沖壓過(guò)程中對(duì)模具的損耗，延長(zhǎng)了模具的壽命。如果客戶有多臺(tái)沖壓設(shè)備的話，更可通過(guò)一臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制器（最多32軸）控制多個(gè)壓力機(jī)的動(dòng)作，對(duì)于客戶而言更節(jié)約了電氣上的成本。

②．高精度內(nèi)研磨機(jī)

高精度內(nèi)研磨機(jī)工藝如下圖：

　　內(nèi)研磨機(jī)用于加工軸承內(nèi)壁。在加工時(shí)主要使用兩軸插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。其中X軸在徑向方向上做恒速運(yùn)動(dòng)，加工時(shí)最低速度為0.2μm/s。Z軸負(fù)責(zé)磨輪的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其總行程為410mm，最高頻率為520次每分鐘。

　　該系統(tǒng)使用了QD系列運(yùn)動(dòng)控制器以及與其相對(duì)應(yīng)的MR-J3-B系列伺服。該系列伺服電機(jī)的分辨率達(dá)到了262144p/r，高分辨率的電機(jī)滿足了對(duì)機(jī)床的高精度的定位要求。除此之外，該伺服先進(jìn)的自動(dòng)震動(dòng)抑制功能，能自動(dòng)抑制加工過(guò)程中所產(chǎn)生的震動(dòng)，減少了加工的誤差，并且減少了現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)調(diào)整的操作，方便了編程人員的調(diào)試。電機(jī)的尺寸更比原來(lái)減少了23%，大大減小了機(jī)械設(shè)備的安裝尺寸。最后，由于所有的參數(shù)都是由運(yùn)動(dòng)控制器來(lái)管理的，所以一旦出現(xiàn)伺服產(chǎn)品的損壞的話，只需要更換相應(yīng)的伺服產(chǎn)品，而無(wú)需其他任何參數(shù)和程序的變更。

　　該設(shè)備由于使用三菱的Q172H運(yùn)動(dòng)控制器和J3-B系列的伺服控制，可以實(shí)現(xiàn)高精度地磨修砂輪，以實(shí)現(xiàn)磨削工件的更高精度。

4．總結(jié)

　　在特種機(jī)床和專機(jī)越來(lái)越多的今天，三菱的運(yùn)動(dòng)控制和伺服產(chǎn)品在機(jī)床行業(yè)中嶄露頭角，更多的體現(xiàn)出其在同步高速高精度方面的優(yōu)勢(shì)。三菱產(chǎn)品將與中國(guó)的制造業(yè)和加工業(yè)一起發(fā)展，共同打造更美好的明天。