時(shí)光伺服在五軸立式落地鏜銑床項(xiàng)目的應(yīng)用

 1、引言

    數(shù)控大重型落地式數(shù)控銑鏜床為機(jī)、電、液一體化技術(shù)密集型產(chǎn)品，其性能要求可實(shí)現(xiàn)五軸控制、可加工帶有復(fù)雜曲面的大型工件，屬于機(jī)械加工行業(yè)里的高性能、高效率、較高精度的關(guān)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(jìn)口。如果在保證性能的前提下實(shí)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(dá)到大幅度節(jié)約成本，打破國外的技術(shù)壟斷和制約，推動(dòng)民族工業(yè)的發(fā)展的目的。在此目的推動(dòng)下，某國家大型機(jī)床廠設(shè)計(jì)院人員在了解了時(shí)光公司伺服產(chǎn)品的基本性能后，經(jīng)過近一年時(shí)間的設(shè)計(jì)和試用,于2004年3月正式完成了第一臺(tái)新型立式落地鏜銑床TJ6916F的安裝和調(diào)試,并交付用戶使用。

2、項(xiàng)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(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)完成的。進(jìn)給軸要求通過模擬量調(diào)速完成三相異步電機(jī)寬范圍調(diào)速0.3-1800rpm，以滿足高速進(jìn)給、低速切削和低速點(diǎn)動(dòng)對(duì)刀等加工要求。因此，在寬范圍調(diào)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(yīng)用要求。

時(shí)光伺服特性：

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

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

   具有良好的加、減速度控制功能，速度響應(yīng)快。

（1）機(jī)械設(shè)計(jì)

   時(shí)光伺服低速大扭矩的特性，可以滿足此類機(jī)床低速加工的要求，能夠達(dá)到同功率等級(jí)的中檔進(jìn)口伺服的性能，所以不必采用簡易數(shù)控型鏜銑床復(fù)雜的減速機(jī)構(gòu)，依據(jù)進(jìn)口數(shù)控型鏜銑床的機(jī)械結(jié)構(gòu)和時(shí)光伺服的調(diào)速范圍，采用通過一級(jí)減速的形式直接驅(qū)動(dòng)絲杠，帶動(dòng)進(jìn)給軸移動(dòng)。從而最大限度的簡化了機(jī)床結(jié)構(gòu)，消除了傳動(dòng)誤差。

（2）系統(tǒng)連接

    根據(jù)機(jī)床對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求，時(shí)光伺服控制器與機(jī)床連接接口如下：

四進(jìn)給軸共用同一個(gè)電位計(jì)，通過繼電器進(jìn)行切換。設(shè)計(jì)有高位（＋10V）和低位（約20mV）調(diào)節(jié)電路，另有零位（0V）調(diào)節(jié)電路。進(jìn)給軸快進(jìn)速度對(duì)應(yīng)電位計(jì)高位電壓，慢進(jìn)速度對(duì)應(yīng)電位計(jì)低位電壓。

（3）程序設(shè)計(jì)

    通過編寫時(shí)光伺服控制器專用的電機(jī)控制語言QMCL，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給電機(jī)主要功能：接收使能信號(hào)后電機(jī)上電，在有方向信號(hào)時(shí)根據(jù)輸入模擬量（0～10VDC）的大小輸出相應(yīng)頻率控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；根據(jù)機(jī)床進(jìn)給軸低位電路的電壓輸入，控制進(jìn)給軸以最低速平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，以適應(yīng)低速加工和對(duì)刀等要求；通過兩路模擬量輸出（0～5VDC）外接電流表和轉(zhuǎn)速表，以顯示當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速和電流。

（4）硬件配置

四個(gè)進(jìn)給軸共使用四套控制器和電機(jī)，具體硬件配置如下：

3、項(xiàng)目效果

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