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1、引言
數(shù)控大重型落地式數(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)五軸控制、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(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(jī)床廠設(shè)計(jì)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(shí)間的設(shè)計(jì)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。
2、項(xiàng)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(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)完成的。進(jìn)給
軸要求通過模擬量調(diào)速完成三相異步
電機(jī)寬范圍調(diào)速0.3-1800rpm，以滿
足高速進(jìn)給、低速切削和低速點(diǎn)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
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：
Ø 速度控制精度±0.04%，調(diào)速范圍達(dá)1：25000（0.01Hz-250Hz）。
Ø 在電機(jī)額定轉(zhuǎn)速以下恒轉(zhuǎn)矩輸出(轉(zhuǎn)矩控制范圍0-300%電機(jī)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。
Ø 具有良好的加、減速度控制功能，速度響應(yīng)快。
（1）機(jī)械設(shè)計(jì)
博瑋伺服低速大扭矩的特性，可以滿足此類機(jī)床低速加工的要求，能夠達(dá)到同功率等級的中檔進(jìn)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(jī)構(gòu)，依據(jù)進(jìn)口數(shù)控型鏜銑床的機(jī)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(jìn)給軸移動。從而最大限度的簡化了機(jī)床結(jié)構(gòu)，消除了傳動誤差。
（2）系統(tǒng)連接
根據(jù)機(jī)床對驅(qū)動系統(tǒng)的要求，博瑋伺服控制器與機(jī)床連接接口如下：
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機(jī)床接口 |
BWS-BBG伺服接口 |
說明 |
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伺服使能 |
C4D0 |
決定伺服控制器是否輸出（電機(jī)是否上電） |
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進(jìn)給正向 |
C4D1 |
伺服控制器逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)指令 |
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進(jìn)給反向 |
C4D2 |
伺服控制器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)指令 |
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調(diào)速電位計(jì) |
AD0 |
手動調(diào)節(jié)伺服控制器轉(zhuǎn)速 |
四進(jìn)給軸共用同一個電位計(jì)，通過繼電器進(jìn)行切換。設(shè)計(jì)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(jìn)給軸快進(jìn)速度對應(yīng)電位計(jì)高位電壓，慢進(jìn)速度對應(yīng)電位計(jì)低位電壓。
（3）程序設(shè)計(jì)
通過編寫B(tài)WS-BBG經(jīng)濟(jì)型伺服控制器專用的電機(jī)控制語言QMCL，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給電機(jī)主要功能：接收使能信號后電機(jī)上電，在有方向信號時(shí)根據(jù)輸入模擬量（0～10VDC）的大小輸出相應(yīng)頻率控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；根據(jù)機(jī)床進(jìn)給軸低位電路的電壓輸入，控制進(jìn)給軸以最低速平穩(wěn)運(yùn)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(jī)轉(zhuǎn)速和電流。
（4）硬件配置
四個進(jìn)給軸共使用四套控制器和電機(jī)，具體硬件配置如下：
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名稱 |
型號/規(guī)格 |
數(shù)量 |
備注 |
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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(jī) |
BH09-14-2.2/3.7-4-1500 15kw |
2 |
4P/1500rpm |
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電機(jī) |
BH10-48-7.5/11-4-1500 7.5kw |
2 |
4P/1500rpm |
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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 |
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制動電阻 |
50歐/1100W |
2 |
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3、項(xiàng)目效果
落地鏜銑床TJ6916F組裝完畢，經(jīng)過機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)。并由用戶進(jìn)行了測試，在調(diào)速范圍、速度精度、速度響應(yīng)、快速進(jìn)給和低速進(jìn)給各方面滿足同類別機(jī)床性能要求，部分測試數(shù)據(jù)如下：
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主要指標(biāo) |
鏜軸 |
滑枕 |
立柱 |
主軸箱 |
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行程（m） |
1.2 |
1.6 |
6 |
3 |
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電機(jī)功率（KW） |
7.5 |
7.5 |
15 |
15 |
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最低進(jìn)給速度 |
0.5 |
0.9 |
1.2 |
1.5 |
注：電機(jī)(4極)，調(diào)速范圍：0.01~60Hz (無級變速)，額定轉(zhuǎn)速：1500rpm 。
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