摘要：介紹廣州博瑋伺服科技BWS系列交流異步伺服控制器與伺服電機在大型五軸聯動落地銑鏜床的應用，充分發揮了系統的低速大扭矩和速度控制平穩的特性，使得大重型設備零速平穩啟動，超低速進給性能顯著提高，使用效果良好。
引言
隨著微處理技術、高性能半導體功率器件等產品制造工藝的發展及性價比的日益提高，交流伺服技術在機電設備產品中的應用越來越多，由于三相異步鼠籠式電動機結構堅固、制造容易、運行可靠、維修方便、價格低廉，具有良好的發展前景，是未來伺服技術的發展方向之一。
大、重型落地式數控銑鏜床為機、電、液一體化技術密集型產品，其性能要求可實現多軸控制、五坐標聯動;可加工帶有復雜曲面的大型工件;屬于機械加工行業里的高精度、高性能、高效率的關鍵重大裝備，目前此種類型產品基本依賴從國外進口。如果在保證性能的前提下實現國產化，尤其是采用國產化的全數字伺服系統，可以達到大幅度節約成本，打破國外的技術壟斷和制約，推動民族工業的發展的目的。
圖1 采用廣州博瑋伺服科技BWS交流伺服控制系統的某型號落地式數控銑鏜床
技術要求
落地數控銑鏜床作為重型精密加工設備，要求很高的調速性能，調速比要求大于1:3000，目前國內控制系統主要采用直流調速系統。主要技術要求如下:在帶載調速過程中必須保證足夠的轉矩平穩輸出，能夠實現進給軸低速平穩運行和大扭矩輸出。重載加工過程中在負載(轉矩)大范圍波動的情況下保證運行速度的平穩;采用廣州博瑋伺服科技交流伺服控制系統的某型號落地式數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具有以下特點:
1 全數字化
廣州博瑋伺服科技的交流伺服控制器是全數字化技術，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控銑鏜床進行大范圍的穩定、準確的高精度速度控制的需求。
2 高可靠的調速和過載性能
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、反轉和制動控制的工況條件下連續正常地運行而速度不產生波動。而且，該系統具有優良的超載特性，在銘牌額定轉速下可以做到300%的額定轉矩輸出，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運行。
3 轉速和轉矩的解耦獨立控制
廣州博瑋伺服科技的交流伺服控制器可以實現三相異步電機任意轉速與轉速的“解耦控制”。從而保證了負載力矩變化時速度恒定。同樣，BWS伺服控制器可以保持在穩速運行情況下(低速0.3r/min下大扭矩輸出、無波動爬行)實時地改變輸出轉矩以滿足加工復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”的主要性能區別
4 BWS三相交流異步電機的選型
目前國內三相交流異步電機生產技術十分成熟，可靠性高，容量可達數百kW以上;低速回轉平穩、轉矩大(無弱磁問題);廣州博瑋伺服科技的交流伺服控制技術的開發成功，極大地擴大了三相交流異步電機的應用領域。
用戶可根據需要選用專門設計的BWS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計都十分方便。
產品應用
以立式落地鏜銑床為例，原機床采用直流調速系統，在保持原有機械結構的基礎上，用BWS三相異步伺服電機替代直流電機，改用廣州博瑋伺服科技的BWS交流伺服控制系統替代原有直流調速系統。各進給軸現場圖片如圖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)和滑枕(外)
系統達到的主要指標:
|
主要參數 |
鏜軸 |
滑枕 |
立柱 |
主軸箱 |
|
行程(m) |
1.2 |
1.2 |
6 |
3 |
|
電機功率(kW) |
7.5 |
7.5 |
15 |
15 |
|
最低直線速度(mm) |
0.6 |
0.9 |
1.5 |
1.5 |
電機相關參數:
調速范圍:0.01～250Hz (換檔無級變速);額定轉速:4級1500r/min
評價
廣州博瑋伺服科技的交流伺服控制器在大重型數控銑鏜床控制系統中的應用，充分發揮了系統的低速大扭矩和速度控制平穩的特性，使得大重型設備零速平穩啟動，超低速進給性能顯著提高，應用前景十分廣闊。