时光伺服系统在落地镗铣床中应用

　　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

　　落地镗铣床TJ6916F（见图1）是在原简易数控型落地镗铣床TJ6916机械结构的基础上设计完成的。进给轴要求通过模拟量调速完成三相异步电机宽范围调速0.3-1800rpm，以满足高速进给、低速切削和低速点动对刀等加工要求。因此，在宽范围调速的前提下具有低速稳定性和低速大转矩输出能力的电气产品，才能满足此镗铣床的应用要求。

　　IMS系列伺服控制器的特性

　　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。