摘要：介紹時光IMS系列交流異步伺服控制器在大型五軸聯(lián)動落地銑鏜床的應(yīng)用，充分發(fā)揮了系統(tǒng)的低速大扭矩和速度控制平穩(wěn)的特性，使得大重型設(shè)備零速平穩(wěn)啟動，超低速進給性能顯著提高，使用效果良好。
關(guān)鍵詞： 伺服系統(tǒng) 伺服驅(qū)動器 異步電機
引言
隨著微處理技術(shù)、高性能半導體功率器件等產(chǎn)品制造工藝的發(fā)展及性價比的日益提高，交流伺服技術(shù)在機電設(shè)備產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越多，由于三相異步鼠籠式電動機結(jié)構(gòu)堅固、制造容易、運行可靠、維修方便、價格低廉，具有良好的發(fā)展前景，是未來伺服技術(shù)的發(fā)展方向之一。
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)多軸控制、五坐標聯(lián)動;可加工帶有復(fù)雜曲面的大型工件;屬于機械加工行業(yè)里的高精度、高性能、高效率的關(guān)鍵重大裝備，目前此種類型產(chǎn)品基本依賴從國外進口。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)字伺服系統(tǒng)，可以達到大幅度節(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。
圖1 采用時光科技交流伺服控制系統(tǒng)的某型號落地式數(shù)控銑鏜床
技術(shù)要求
落地數(shù)控銑鏜床作為重型精密加工設(shè)備，要求很高的調(diào)速性能，調(diào)速比要求大于1:3000，目前國內(nèi)控制系統(tǒng)主要采用直流調(diào)速系統(tǒng)。主要技術(shù)要求如下:在帶載調(diào)速過程中必須保證足夠的轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)輸出，能夠?qū)崿F(xiàn)進給軸低速平穩(wěn)運行和大扭矩輸出。重載加工過程中在負載(轉(zhuǎn)矩)大范圍波動的情況下保證運行速度的平穩(wěn);采用時光科技交流伺服控制系統(tǒng)的某型號落地式數(shù)控銑鏜床的外形圖如圖1所示。
時光科技交流伺服控制器具有以下特點:
1 全數(shù)字化
時光科技的交流伺服控制器是全數(shù)字化技術(shù)，其速度控制范圍為0Hz～500Hz，控制精度標準為0.01～0.02Hz(特殊要求時可做到0.0025Hz)。該控制器可以滿足數(shù)控銑鏜床進行大范圍的穩(wěn)定、準確的高精度速度控制的需求。
2 高可靠的調(diào)速和過載性能
與變頻器相比較，其速度曲線呈線性(速度曲線如圖2)，使得加工過程時機床在頻繁地起、停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和制動控制的工況條件下連續(xù)正常地運行而速度不產(chǎn)生波動。而且，該系統(tǒng)具有優(yōu)良的超載特性，在銘牌額定轉(zhuǎn)速下可以做到300%的額定轉(zhuǎn)矩輸出，完全有別于一般變頻器的工作曲線(見圖3)，保證了重載加工過程中在負載大范圍波動的情況下機床依然可以平穩(wěn)運行。
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圖2 時光伺服控制器速度曲線 |
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時光科技的交流伺服控制器可以實現(xiàn)三相異步電機任意轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速的“解耦控制”。從而保證了負載力矩變化時速度恒定。同樣，時光伺服控制器可以保持在穩(wěn)速運行情況下(低速0.3r/min下大扭矩輸出、無波動爬行)實時地改變輸出轉(zhuǎn)矩以滿足加工復(fù)雜曲面的大型工件的要求。
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圖3 一般通用“變頻器”與“伺服控制器”的主要性能區(qū)別
4 三相交流異步電機的選型
目前國內(nèi)三相交流異步電機生產(chǎn)技術(shù)十分成熟，可靠性高，容量可達數(shù)百kW以上;低速回轉(zhuǎn)平穩(wěn)、轉(zhuǎn)矩大(無弱磁問題);時光科技的交流伺服控制技術(shù)的開發(fā)成功，極大地擴大了三相交流異步電機的應(yīng)用領(lǐng)域。
用戶可根據(jù)需要選用專門設(shè)計的伺服電機;也可以使用通用型三相異步電機，只需在電機后軸部加裝編碼器即可，而無需做其它的硬件改動。因此進行老機型改造和新機型設(shè)計都十分方便。
產(chǎn)品應(yīng)用
以立式落地鏜銑床為例，原機床采用直流調(diào)速系統(tǒng)，在保持原有機械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，用三相異步伺服電機替代直流電機，改用時光科技的交流伺服控制系統(tǒng)替代原有直流調(diào)速系統(tǒng)。各進給軸現(xiàn)場圖片如圖4～圖6所示。
圖4 立柱水平進給
圖5 主軸箱垂直進給
圖6 鏜軸(內(nèi))和滑枕(外)
系統(tǒng)達到的主要指標:
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主要參數(shù) |
鏜軸 |
滑枕 |
立柱 |
主軸箱 |
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行程(m) |
1.2 |
1.2 |
6 |
3 |
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電機功率(kW) |
7.5 |
7.5 |
15 |
15 |
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最低直線速度(mm) |
0.6 |
0.9 |
1.5 |
1.5 |
電機相關(guān)參數(shù):
調(diào)速范圍:0.01～250Hz (換檔無級變速);額定轉(zhuǎn)速:4級1500r/min
評價
時光科技的交流伺服控制器在大重型數(shù)控銑鏜床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，充分發(fā)揮了系統(tǒng)的低速大扭矩和速度控制平穩(wěn)的特性，使得大重型設(shè)備零速平穩(wěn)啟動，超低速進給性能顯著提高，應(yīng)用前景十分廣闊。
（轉(zhuǎn)載）
