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摘要：立式加工中心（Vertical Machining Center，簡稱VMC）是一種數(shù)控加工設(shè)備，本文介紹了基于邁信EP5S系列伺服主軸驅(qū)動器在立式加工中心上的應(yīng)用情況。

1 設(shè)備介紹
立式加工中心（Vertical Machining Center，簡稱VMC）是一種數(shù)控加工設(shè)備，其主軸軸線與工作臺面垂直，主要被用于加工平面、曲面、孔系、螺紋等復(fù)雜零件，目前被廣泛應(yīng)用于機械制造、模具、航空航天等領(lǐng)域（如圖1所示）。

立式加工中心的核心結(jié)構(gòu)圍繞“主軸垂直布局”設(shè)計，其床身與立柱承載整機重量的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，需具備高剛性和抗震性（通常采用鑄鐵或焊接鋼結(jié)構(gòu)），確保加工時的穩(wěn)定性。工作臺用于放置工件，可實現(xiàn)X、Y、Z軸移動（部分帶旋轉(zhuǎn)軸，如第四軸），臺面通常帶T型槽，方便通過夾具固定工件。加工中心配備自動刀庫，可在一次裝夾中完成多道工序，大幅減少工件裝夾時間和定位誤差。
2 系統(tǒng)方案
本文是基于邁信EP5S系列伺服主軸驅(qū)動器在立式加工中心上的應(yīng)用。EP5S系列伺服主軸驅(qū)動器作為主軸驅(qū)動單元，配合寶元EtherCAT總線數(shù)控系統(tǒng)，通過CNC程序控制機床的運動軌跡和加工參數(shù)，可完成銑、鏜、鉆、攻絲等多種工序，適合中小型復(fù)雜零件的一體化加工，減少工件裝夾次數(shù)，提高加工精度。立式加工中心目前被廣泛應(yīng)用于汽車制造、航天航空、模具制造、3C電子等行業(yè)的零部件加工環(huán)節(jié)。
(1)  加工中心主軸應(yīng)用要求
加工中心的主軸是決定加工精度、效率和適用范圍的核心部件，其性能直接影響零件加工質(zhì)量和設(shè)備整體表現(xiàn)，其主要的應(yīng)用要求有：

· 高精度
主軸旋轉(zhuǎn)時的跳動（徑向、軸向）需控制在0.001~0.003 mm以內(nèi)（精密級加工中心），普通級≤0.005mm；徑向跳動過大會導(dǎo)致刀具偏移，影響加工表面粗糙度（如出現(xiàn)波紋）和尺寸精度；軸向跳動則會影響端面加工的平面度；
· 高動力性能
需覆蓋低速重切削到高速精加工的需求，加工中心主軸轉(zhuǎn)速通常為3000~12000rpm，高速機型可達15000~30000rpm；
低速時需具備足夠扭矩（如加工45#鋼、模具鋼等硬材料時，扭矩需≥50N·m）；高速時則需保證功率穩(wěn)定（功率通常為7.5~30kW），滿足高速銑削需求（如鋁合金進給速度達30m/min以上）；

主軸從靜止到額定轉(zhuǎn)速的啟動時間需≤1~2秒，制動時間≤1秒，適應(yīng)批量加工中頻繁換刀、換工序的節(jié)奏；
· 適配性與集成要求
主軸驅(qū)動器需支持第二編碼器接口做主軸全閉環(huán)控制，以滿足主軸精度要求；主軸端部匹配通用刀具接口，主軸驅(qū)動器需滿足主軸準(zhǔn)停功能匹配加工中心自動換刀；
能支持主軸與進給軸的同步控制（如螺旋插補加工螺紋），轉(zhuǎn)速與進給速度需按比例匹配（如攻螺紋時主軸轉(zhuǎn)速與Z軸進給嚴(yán)格同步）；
可輸出實時轉(zhuǎn)速、扭矩等信號，便于數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)自適應(yīng)切削（如根據(jù)負載自動調(diào)整進給量）。
(2)調(diào)試步驟
第一步：安裝EP5S主軸驅(qū)動器及主軸電機，并確保接線正確，系統(tǒng)上電，確定EtherCAT通訊網(wǎng)絡(luò)正常。圖3為邁信EP5S系列伺服主軸驅(qū)動器I/O接口示意圖。
第二步：主軸電機適配。搭配邁信成套主軸電機時，正確設(shè)置主軸電機代碼；搭配第三方電機時，使用EP5S自學(xué)習(xí)功能，自動識別主軸電機參數(shù)及慣量。
先通過Fn-2進入單機模式，然后通過Fn6功能觸發(fā)異步電機離線參數(shù)辨識功能，完成對定子電阻，轉(zhuǎn)子電阻，互感，漏感的辨識。運行Fn6功能后，使能燈亮，當(dāng)屏幕顯示DONE且使能燈滅時，辨識結(jié)束，辨識過程大概需要花費半分鐘左右。辨識結(jié)束后，按后退鍵退出Fn6功能，此時可以通過P菜單査詢辨識的參數(shù)結(jié)果P702~P705，通過E-set保存該結(jié)果。

3 EP5S伺服主軸產(chǎn)品特點
邁信EP5S系列伺服主軸驅(qū)動器具有以下性能特點：
· 功率型號：3.7kW、5.5kW、7.5kW、11kW、15kW；
· 電壓等級：AC380V -15%~+10% 50/60Hz；
· 控制方式：EtherCAT總線控制，支持位置、速度、扭矩控制模式；
· 雙編碼器接口，全閉環(huán)控制。支持方波、正余弦、串口通信、旋變等形式編碼器信號輸入；
· 支持同步/異步主軸電機控制；
· 支持主軸電機參數(shù)及慣量自學(xué)習(xí)；
· 窄體結(jié)構(gòu)設(shè)計，節(jié)省安裝空間；
· 直插自鎖式電源接線端子，接線簡便快捷。
作為國家級專精特新“小巨人企業(yè)”，邁信電氣始終以技術(shù)創(chuàng)新為引擎，致力為現(xiàn)代化智能制造提供驅(qū)動力量。未來，邁信電氣將持續(xù)深化與產(chǎn)業(yè)鏈伙伴的合作，推動伺服技術(shù)在更多應(yīng)用領(lǐng)域落地實施。