引言
隨著微處理技術(shù)、高性能半導(dǎo)體功率器件等產(chǎn)品制造工藝的發(fā)展及性價(jià)比的日益提高，交流伺服技術(shù)在機(jī)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(jī)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、制造容易、運(yùn)行可靠、維修方便、價(jià)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(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)多軸控制、五坐標(biāo)聯(lián)動;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(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。
圖1 采用廣州博瑋伺服科技BWS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?cái)?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(jìn)給軸低速平穩(wěn)運(yùn)行和大扭矩輸出。重載加工過程中在負(fù)載(轉(zhuǎn)矩)大范圍波動的情況下保證運(yùn)行速度的平穩(wěn);采用廣州博瑋伺服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。
廣州博瑋BWS交流伺服控制器與伺服電機(jī)具有以下特點(diǎn):
1 全數(shù)字化
廣州博瑋伺服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(biāo)準(zhǔn)為0.01～0.02Hz(特殊要求時(shí)可做到0.0025Hz)。該控制器可以滿足數(shù)控銑鏜床進(jìn)行大范圍的穩(wěn)定、準(zhǔn)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(shí)機(jī)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(yùn)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(fù)載大范圍波動的情況下機(jī)床依然可以平穩(wěn)運(yùn)行。
圖2 時(shí)光伺服控制器速度曲線
3 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的解耦獨(dú)立控制
廣州博瑋伺服科技的交流伺服控制器可以實(shí)現(xiàn)三相異步電機(jī)任意轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速的“解耦控制”。從而保證了負(fù)載力矩變化時(shí)速度恒定。同樣，BWS伺服控制器可以保持在穩(wěn)速運(yùn)行情況下(低速0.3r/min下大扭矩輸出、無波動爬行)實(shí)時(shí)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。
圖3 一般通用“變頻器”與“伺服控制器”的主要性能區(qū)別
4 BWS三相交流異步電機(jī)的選型
目前國內(nèi)三相交流異步電機(jī)生產(chǎn)技術(shù)十分成熟，可靠性高，容量可達(dá)數(shù)百kW以上;低速回轉(zhuǎn)平穩(wěn)、轉(zhuǎn)矩大(無弱磁問題);廣州博瑋伺服科技的交流伺服控制技術(shù)的開發(fā)成功，極大地?cái)U(kuò)大了三相交流異步電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。
用戶可根據(jù)需要選用專門設(shè)計(jì)的BWS伺服電機(jī);也可以使用通用型三相異步電機(jī)，只需在電機(jī)后軸部加裝編碼器即可，而無需做其它的硬件改動。因此進(jìn)行老機(jī)型改造和新機(jī)型設(shè)計(jì)都十分方便。
產(chǎn)品應(yīng)用
以立式落地鏜銑床為例，原機(jī)床采用直流調(diào)速系統(tǒng)，在保持原有機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，用BWS三相異步伺服電機(jī)替代直流電機(jī)，改用廣州博瑋伺服科技的BWS交流伺服控制系統(tǒng)替代原有直流調(diào)速系統(tǒng)。各進(jìn)給軸現(xiàn)場圖片如圖4～圖6所示。
圖4 立柱水平進(jìn)給
圖5 主軸箱垂直進(jìn)給
圖6 鏜軸(內(nèi))和滑枕(外)
系統(tǒng)達(dá)到的主要指標(biāo):
|
主要參數(shù) |
鏜軸 |
滑枕 |
立柱 |
主軸箱 |
|
行程(m) |
1.2 |
1.2 |
6 |
3 |
|
電機(jī)功率(kW) |
7.5 |
7.5 |
15 |
15 |
|
最低直線速度(mm) |
0.6 |
0.9 |
1.5 |
1.5 |
電機(jī)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(jià)
廣州博瑋伺服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(jìn)給性能顯著提高，應(yīng)用前景十分廣闊。
