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本文主要介紹台達ASDA-B2伺服在水刀上的應用，主要包括：水刀切割的應用行業，其所具備的行業優勢；數控水刀的大概配置架構，以及懸臂架構對伺服定位精度和響應速度的高要求。
前言
人類自古就利用水流的衝擊力，製成水車、水(shui)磨(mo)等(deng)水(shui)力(li)機(ji)械(xie)。如(ru)果(guo)水(shui)流(liu)從(cong)高(gao)壓(ya)水(shui)槍(qiang)中(zhong)噴(pen)出(chu)，其(qi)衝(chong)擊(ji)力(li)就(jiu)更(geng)大(da)。前(qian)蘇(su)聯(lian)用(yong)於(yu)采(cai)煤(mei)工(gong)業(ye)，名(ming)曰(yue)水(shui)力(li)采(cai)煤(mei)。高(gao)速(su)噴(pen)出(chu)的(de)水(shui)流(liu)受(shou)阻(zu)於(yu)煤(mei)層(ceng)，速(su)度(du)驟(zhou)然(ran)下(xia)降(jiang)，頃(qing)刻(ke)間(jian)會(hui)產(chan)生(sheng)足(zu)夠(gou)大(da)的(de)衝(chong)擊(ji)力(li)，使(shi)煤(mei)層(ceng)出(chu)現(xian)脆(cui)性(xing)斷(duan)裂(lie)，完(wan)成(cheng)采(cai)煤(mei)作(zuo)業(ye)。受(shou)此(ci)啟(qi)發(fa)，前(qian)蘇(su)聯(lian)科(ke)學(xue)家(jia)開(kai)發(fa)出(chu)高(gao)壓(ya)水(shui)噴(pen)流(liu)切(qie)割(ge)技(ji)術(shu)，而(er)美(mei)國(guo)公(gong)司(si)取(qu)得(de)了(le)此(ci)項(xiang)技(ji)術(shu)的(de)專(zhuan)利(li)權(quan)，使(shi)之(zhi)商(shang)品(pin)化(hua)。
水刀應用的行業麵非常廣泛，航空、汽車、石材、陶瓷、玻璃、金屬、混凝土等行業上，而隨著產品的成熟和應用麵的擴大，超高壓數控水切割機（水刀）逐zhu漸jian進jin入ru一yi個ge成cheng長chang期qi，這zhe也ye要yao歸gui功gong於yu機ji械xie工gong業ye近jin些xie年nian的de長chang足zu發fa展zhan，依yi托tuo於yu更geng高gao精jing度du的de數shu字zi化hua平ping台tai，可ke以yi應ying用yong水shui刀dao進jin行xing精jing細xi加jia工gong，將jiang水shui切qie割ge應ying用yong範fan圍wei擴kuo展zhan到dao行xing業ye更geng加jia廣guang闊kuo的de金jin屬shu加jia工gong領ling域yu，而er不bu是shi僅jin僅jin局ju限xian在zai玻bo璃li、陶瓷、石材等材料的加工。
圖1 實際加工效果圖
以金屬切割為例，各種加工手段呈現百花齊放態勢，包括激光、火焰切割（等離子切割）、電火花切割、xianqiegedeng。gezhongqiegeshouduangeyouyoushi，youdoucunzaiyidingdejuxianxing，gezizhanlingleyibufenshichang。danzaizhongduodeqiegeshouduanzhong，shuiqiegeshuyuyizhongteshudelengtaiqiege，zhijieliyongjiamoliaoshuisheliudedongnengduijinshujinxingqiexueerdadaoqiegemude，qiegeguochengzhongwuhuaxuebianhua，juyouduiqiegecaizhilihuaxingnengwuyingxiang、無熱變形、切縫窄、精度高、切麵光潔、清潔無汙染等優點，可加工傳統手段無法加工的材料，如玻璃、陶瓷、複合材料、反光材料、化纖、熱敏感材料等。
隨sui著zhe人ren們men對dui水shui切qie割ge技ji術shu了le解jie的de進jin一yi步bu加jia深shen，市shi場chang逐zhu漸jian認ren識shi到dao水shui切qie割ge技ji術shu在zai金jin屬shu切qie割ge行xing業ye的de獨du特te優you勢shi。以yi激ji光guang切qie割ge為wei例li進jin行xing比bi較jiao，激ji光guang在zai金jin屬shu薄bo板ban切qie割ge方fang麵mian，其qi速su度du和he精jing度du要yao優you於yu水shui切qie割ge，但dan一yi般ban而er言yan，激ji光guang很hen難nan切qie割ge大da於yu16mm的金屬板（尤其是有色金屬），而且激光切割材料的周邊仍有一定的熱影響區；水刀切割金屬材料厚度一般可達50mm以上，並且對材料無任何影響，切割金屬的光潔度達1.6μm ，切割精度達±0.10mm，keyongyujingmichengxingqiege。ciwai，shuiqiegezaiyousejinshuhebuxiugangdeqiegefangmianhaiyouzhedudaozhichu，wufanguangyingxianghebianyuansunshi，zaijiashangshuidaoduiqiegecailiaomeiyouxianzhi。zonghezhexieyinsu，henduozaoqixuanzejiguanghuoqitaqiegeshouduandeyonghuzhuanerxuanyongshuiqiege。
由於“水刀”的數控平台采用滾珠絲杆、滾動直線導軌等精密傳動技術，控製精度都在+0.02mm以(yi)內(nei)。同(tong)時(shi)，加(jia)砂(sha)水(shui)射(she)流(liu)的(de)噴(pen)嘴(zui)和(he)切(qie)割(ge)頭(tou)的(de)聚(ju)焦(jiao)性(xing)能(neng)及(ji)長(chang)壽(shou)命(ming)的(de)噴(pen)嘴(zui)材(cai)料(liao)的(de)技(ji)術(shu)突(tu)破(po)，配(pei)以(yi)大(da)功(gong)率(lv)超(chao)高(gao)壓(ya)係(xi)統(tong)的(de)連(lian)續(xu)平(ping)穩(wen)工(gong)作(zuo)，應(ying)用(yong)全(quan)自(zi)動(dong)供(gong)砂(sha)、控砂和高壓水啟、停控製係統，使得“水刀”能24小時連續切割和自動加工。
在金屬切割行業中，追求高質量，高效率的直接成形加工，是目前國際上的主流發展趨勢，“水刀”切割機正是針對這種需求而在相關的技術應用上不斷創新：隨著包括精密滾珠絲杆、伺服電機、諧振減速單元等技術的出現，機床可以達到更高的位置精度、fanxiangjianxibuchangyijizhongfudingweijingdudetigao。yinci，jichuangzhizaochangshangjianggengdadejinglitourudaojichuangjihewuchachanshengdeyuanyinfenxishang，tongguocaiyongqiuganceliangyihejiguanggansheyidenggaojingduceliangqijujiancejichuangjihejingdu，bingjianliwuchayingshebiaolaigeiyujingduxiuzheng，yicizhizaogaojingdujichuang。shukongjichuanglingbujiancailiaoheyuanqijiandexuanyong、製造工藝、質量檢測手段是提高數控機床精度及穩定性的保證。
“水刀”更兼有強大的計算機輔助設計和控製功能，特別在“轉角和尖角”切割時自動減速，使得切割麵光潔圓滑，加之“水刀”切割具有“磨削”的特質，這使得“水刀”在切割質量和效率上都有了極大的變化和提高，而可直接用於金屬零件的成形切割加工。
下麵就以台達B2伺服在單臂懸梁架構數控水刀設備中應用為例，做簡單的介紹。如下：
工藝要求
1，X、Y軸最大運動速度：20 m/min，切割速度：0-8m/min。
2，切割精度：+/-0.1mm，直線度：+/-0.1mm，重複定位精度：±0.05mm。
3，XY真圓度：<80um。
4，設備運行低噪音，高響應。
方案配置架構：
1，上位機：歐洲/國產的數控係統均可，也有PC係統+軸卡控製。以位置控製模式為例。
2，驅動部分：采用台達B2伺服和電機。
具體型號為：X軸驅動器ASDA-B2-1021-B 電機 ECMA-C21310ES。
Y軸驅動器ASDA-B2-1021-B 電機 ECMA-C21310ES。 Z軸采用其他品牌步進驅動。
 圖2 懸臂式數控水刀設備（3軸架構）
技術實現
由於上位機采用位置控製模式，所以伺服在速度和位置控製上要求響應要快而且精度要高。
圖3 台達B2伺服與電機
高響應
台達B2伺服優異的高速性能表現：速度響應頻寬為550Hz，命令整訂時間可達1ms以下。空載情況下，額定轉速-3000rpm至3000rpm加速時間隻需10ms。
高精度
台達B2伺服采用17-bit（160，000p/rev）高解析編碼器，滿足機台設備高精度定位控製及平穩低速運轉的應用要求。可接受高速差動脈波命令（4Mpps），達到高精度位置控製的設定。
共振抑製與低噪音
高響應時，運行中會產生噪音，那麼怎麼樣來消除呢？B2伺服具備強大的自動共振抑製功能，可以實現持續共振的抑製，也可以實現多達3個ge共gong振zhen點dian的de抑yi製zhi。這zhe樣yang省sheng去qu手shou動dong調tiao節jie參can數shu進jin行xing振zhen動dong抑yi製zhi帶dai來lai的de麻ma煩fan。而er對dui於yu懸xuan臂bi梁liang架jia構gou，就jiu容rong易yi出chu現xian共gong振zhen，所suo以yi有you了le這zhe個ge功gong能neng，給gei客ke戶hu帶dai來lai了le很hen大da的de方fang便bian。
現在來看看應用台達B2伺服實際加工時偵測出的實際效果，如下圖：
圖4 真圓度測試
現場用的是球杆測試實際效果，真圓度達到57.9um<80um完全滿足客戶的要求。
伺服增益調整：采用B2自動增益調整和手動調整均可。
利用台達B2伺服強大的伺服調機軟件，方麵增益的調整與設置。
圖5 調機軟件
圖6 電櫃局部一覽結論
結論 由於懸臂的架構性導致設備在運行過程中重心是不穩定的，進而會產生機構的抖動和噪音，容易產生加工光潔度不好，而利用台達B2伺服高性能、低噪音、自動共振抑製的特點從而解決了這個問題，得到了客戶一致好評，目前已經在客戶處得到很好的使用，深得客戶之信賴。
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