時光伺服在五軸立式落地鏜銑床項目的應用

 1、引言

    數(shù)控大重型落地式數(shù)控銑鏜床為機、電、液一體化技術密集型產(chǎn)品，其性能要求可實現(xiàn)五軸控制、可加工帶有復雜曲面的大型工件，屬于機械加工行業(yè)里的高性能、高效率、較高精度的關鍵重大裝備。目前，此種類型產(chǎn)品電控部分基本依賴國外進口。如果在保證性能的前提下實現(xiàn)國產(chǎn)化，尤其是采用國產(chǎn)化的全數(shù)字伺服控制系統(tǒng)，可以達到大幅度節(jié)約成本，打破國外的技術壟斷和制約，推動民族工業(yè)的發(fā)展的目的。在此目的推動下，某國家大型機床廠設計院人員在了解了時光公司伺服產(chǎn)品的基本性能后，經(jīng)過近一年時間的設計和試用,于2004年3月正式完成了第一臺新型立式落地鏜銑床TJ6916F的安裝和調試,并交付用戶使用。

2、項目介紹

    落地鏜銑床TJ6916F（見圖1）是在原有簡易數(shù)控型落地鏜銑床TJ6916機械結構的基礎上設計完成的。進給軸要求通過模擬量調速完成三相異步電機寬范圍調速0.3-1800rpm，以滿足高速進給、低速切削和低速點動對刀等加工要求。因此，在寬范圍調速的前提下具有低速穩(wěn)定性和低速大力矩輸出能力的電氣產(chǎn)品，才能滿足此鏜銑床的應用要求。

時光伺服特性：

   速度控制精度±0.04%，調速范圍達1：25000（0.01Hz-250Hz）。 

   在電機額定轉速以下恒轉矩輸出(轉矩控制范圍0-300%電機額定轉矩，精度±5%)，額定轉速以上恒功率輸出。具有低速大轉矩輸出、零轉速力矩保持功能。

   具有良好的加、減速度控制功能，速度響應快。

（1）機械設計

   時光伺服低速大扭矩的特性，可以滿足此類機床低速加工的要求，能夠達到同功率等級的中檔進口伺服的性能，所以不必采用簡易數(shù)控型鏜銑床復雜的減速機構，依據(jù)進口數(shù)控型鏜銑床的機械結構和時光伺服的調速范圍，采用通過一級減速的形式直接驅動絲杠，帶動進給軸移動。從而最大限度的簡化了機床結構，消除了傳動誤差。

（2）系統(tǒng)連接

    根據(jù)機床對驅動系統(tǒng)的要求，時光伺服控制器與機床連接接口如下：

四進給軸共用同一個電位計，通過繼電器進行切換。設計有高位（＋10V）和低位（約20mV）調節(jié)電路，另有零位（0V）調節(jié)電路。進給軸快進速度對應電位計高位電壓，慢進速度對應電位計低位電壓。

（3）程序設計

    通過編寫時光伺服控制器專用的電機控制語言QMCL，實現(xiàn)進給電機主要功能：接收使能信號后電機上電，在有方向信號時根據(jù)輸入模擬量（0～10VDC）的大小輸出相應頻率控制電機運轉；根據(jù)機床進給軸低位電路的電壓輸入，控制進給軸以最低速平穩(wěn)運轉，以適應低速加工和對刀等要求；通過兩路模擬量輸出（0～5VDC）外接電流表和轉速表，以顯示當前電機轉速和電流。

（4）硬件配置

四個進給軸共使用四套控制器和電機，具體硬件配置如下：

3、項目效果

    落地鏜銑床TJ6916F組裝完畢，經(jīng)過機床廠和時光公司聯(lián)合調試后正常運轉。并由用戶進行了測試，在調速范圍、速度精度、速度響應、快速進給和低速進給各方面滿足同類別機床性能要求，部分測試數(shù)據(jù)如下：