时光伺服系统在落地镗铣床中应用

一、概述

   重型落地式数控铣镗床为机、电、液一体化技术密集型产品，其性能要求可实现五轴控制、可加工带有复杂曲面的大型工件，属于机械加工行业里的高性能、高效率、较高精度的关键重大装备。目前，此类产品电控部分基本依赖国外进口。在保证性能的前提下实现国产化，尤其是采用国产化的全数字伺服控制系统，可以大幅度降低成本，打破国外的技术垄断和制约，推动民族工业的发展。某国家大型机床厂使用时光科技伺服产品后，经过近一年时间的设计和试用,于2004年3月正式完成了新型立式落地镗铣床TJ6916F的安装和调试,并交付用户使用。

二、项目介绍

Ø  速度控制精度±0.04%，调速范围达1：25000（0.01Hz-250Hz）。

Ø 在电机额定转速以下恒转矩输出(转矩控制范围0-300%电机额定转矩，精度±5%)，

额定转速以上恒功率输出。具有低速大转矩输出、零转速转矩保持功能。

Ø 具有良好的加、减速度控制功能，速度响应快。

（1）机械设计

   时光伺服低速大转矩的特性，可以满足此类机床低速加工的要求，能够达到同功率等级的中档进口伺服的性能，不必采用简易数控型镗铣床复杂的减速机构，依据进口数控型镗铣床的机械结构和IMS系列伺服控制器调速范围，电机通过一级减速直接驱动丝杠，带动进给轴移动。从而最大限度的简化了机床结构，消除了传动误差。

（2）系统连接

   根据机床对驱动系统的要求，四进给轴共用同一个电位计，通过继电器进行切换。设计有高位（＋10V）和低位（约20mV）调节电路，另有零位（0V）调节电路。进给轴快进速度对应电位计高位电压，慢进速度对应电位计低位电压。

（3）程序设计

   通过编写时光伺服控制器专用的电机控制语言QMCL，实现进给电机主要功能：接收使能信号后电机上电，在有方向信号时根据输入模拟量（0～10VDC）的大小输出相应频率控制电机运转；根据机床进给轴低位电路的电压输入，控制进给轴以最低速平稳运转，以适应低速加工和对刀等要求；通过两路模拟量输出（0～5VDC）外接电流表和转速表，以显示当前电机转速和电流。

（4）硬件配置

  四个进给轴共使用四套控制器和电机，具体硬件配置如下：

三、评价

   落地镗铣床TJ6916F组装完毕，经过机床厂和时光公司联合调试后正常运转。并由用户进行了测试，在调速范围、速度精度、速度响应、快速进给和低速进给各方面满足同类别机床性能要求，部分测试数据如下：

注：电机(4极)，调速范围：0.01～60Hz(无级变速)，额定转速：1500rpm。