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(shù)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(fù)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(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(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(shè)計院人員在了解了廣州博瑋伺服科技有限公司伺服產(chǎn)品的基本性能后,經(jīng)過近一年時間的設(shè)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(diào)試,并交付用戶使用。
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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(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計完成的。進給
軸要求通過模擬量調(diào)速完成三相異步
電機寬范圍調(diào)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(diào)速
的前提下具有低速穩(wěn)定性和低速大力
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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。
博瑋伺服特性:
? 速度控制精度±0.04%,調(diào)速范圍達(dá)1:25000(0.01Hz-250Hz)。
? 在電機額定轉(zhuǎn)速以下恒轉(zhuǎn)矩輸出(轉(zhuǎn)矩控制范圍0-300%電機額定轉(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)機械設(shè)計
博瑋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(dá)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(fù)雜的減速機構(gòu),依據(jù)進口數(shù)控型鏜銑床的機械結(jié)構(gòu)和博瑋伺服的調(diào)速范圍,采用通過一級減速的形式直接驅(qū)動絲杠,帶動進給軸移動。從而最大限度的簡化了機床結(jié)構(gòu),消除了傳動誤差。
(2)系統(tǒng)連接
根據(jù)機床對驅(qū)動系統(tǒng)的要求,博瑋伺服控制器與機床連接接口如下:
機床接口 |
BWS-BBG伺服接口 |
說明 |
伺服使能 |
C4D0 |
決定伺服控制器是否輸出(電機是否上電) |
進給正向 |
C4D1 |
伺服控制器逆時針旋轉(zhuǎn)指令 |
進給反向 |
C4D2 |
伺服控制器順時針旋轉(zhuǎn)指令 |
調(diào)速電位計 |
AD0 |
手動調(diào)節(jié)伺服控制器轉(zhuǎn)速 |
四進給軸共用同一個電位計,通過繼電器進行切換。設(shè)計有高位(+10V)和低位(約20mV)調(diào)節(jié)電路,另有零位(0V)調(diào)節(jié)電路。進給軸快進速度對應(yīng)電位計高位電壓,慢進速度對應(yīng)電位計低位電壓。
(3)程序設(shè)計
通過編寫B(tài)WS-BBG經(jīng)濟型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(yīng)頻率控制電機運轉(zhuǎn);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(zhuǎn),以適應(yīng)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(zhuǎn)速表,以顯示當(dāng)前電機轉(zhuǎn)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:
名稱 |
型號/規(guī)格 |
數(shù)量 |
備注 |
伺服控制器 |
BWS-BB-1R5H21B |
2 |
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伺服控制器 |
BWS-BB-7R5G33B |
2 |
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電機 |
BH09-14-2.2/3.7-4-1500 15kw |
2 |
4P/1500rpm |
電機 |
BH10-48-7.5/11-4-1500 7.5kw |
2 |
4P/1500rpm |
編碼器 |
2500線 |
4 |
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制動電阻 |
40歐/2500W |
4 |
兩個并聯(lián)一組 |
制動電阻 |
50歐/1100W |
2 |
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3、項目效果
落地鏜銑床TJ6916F組裝完畢,經(jīng)過機床廠和廣州博瑋伺服科技有限公司聯(lián)合調(diào)試后正常運轉(zhuǎn)。并由用戶進行了測試,在調(diào)速范圍、速度精度、速度響應(yīng)、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:
主要指標(biāo) |
鏜軸 |
滑枕 |
立柱 |
主軸箱 |
行程(m) |
1.2 |
1.6 |
6 |
3 |
電機功率(KW) |
7.5 |
7.5 |
15 |
15 |
最低進給速度 |
0.5 |
0.9 |
1.2 |
1.5 |
注:電機(4極),調(diào)速范圍:0.01~60Hz (無級變速),額定轉(zhuǎn)速:1500rpm 。