1 引言
自2003年，時光科技有限公司推出了全數(shù)字交流異步伺服控制器系列產品，并成功應用到機床、油田機械、電梯、塑料機械行業(yè)，為客戶贏取了顯著經濟效益。

在產品的推廣過程中，我們深切體會到，企業(yè)效益升級的本源來自于其自身產品技術含量的提升。時光公司產品具有交流化、數(shù)字化、集成化和智能化的技術內涵，為用戶產品提高了技術含量，并充分提高了客戶產品的生產效率、系統(tǒng)傳動效率和原材料使用效率，帶來了對產品安裝、調試、維護的節(jié)省，以及最終用戶能耗成本支出的節(jié)省。

2 數(shù)控機床主軸改造應用案例
2.1 改造要點
cync-500p機床(采用西門子802c數(shù)控單元)是兩坐標(縱向z、橫向x)連續(xù)控制臥式數(shù)控機床，能自動完成內外圓表面、圓錐面、圓弧面、端面、多種螺紋(公英制螺紋、錐螺紋、端面螺紋)、鉆、鉸、鏜孔等車削加工，外形如圖1所示。

圖1 cync-500p機床外形圖

改造要點:主軸驅動采用本公司11kw伺服控制器驅動11kw電機，取消變速箱，保留一級皮帶傳動。原設計是機械變速3檔6級/變頻調速3檔無級，改造后的主軸為伺服主軸，實現(xiàn)無級變速(不必每次機床上電時，必須在mda方式下用s代碼輸入確定主軸檔位，手動方式下的轉速才能以參數(shù)設定的數(shù)值轉動)，實現(xiàn)恒線速切削，可以長時間高、低速運行，主軸可以定位。

2.2 系統(tǒng)選型及配置
(1) 伺服控制器
伺服控制總外形圖見圖2，主要性能指標見表1。

圖2 伺服控制總外形圖

表1 主要性能指標


(2) 主軸電機
主軸電機外形圖如圖3所示，主要性能指標見表2。
表2 主軸電機主要性能指標

圖3 主軸電機外形圖

(3) 碼盤:lf-102.4-bm-c05d
(4) 皮帶輪:110mm/245mm 減速比:2.2273
(5) 皮帶:1600×4×2
(6) 制動電阻:rxhg-1100w 50ω

2.3 改造方案
機床數(shù)控單元為西門子802c，主軸驅動給定值為連續(xù)直流電壓(0～10v和-10v～+10v可變)，精度相當于12位d/a輸出。伺服控制按脈沖列和模擬量兩種輸入方式實施:

(1)方案一:脈沖列方式
· 原理:將nc側的模擬量輸出信號(-10v～+10v)通過f/v轉換單元(輸出頻率0～250khz)轉換為脈沖列信號后經過控制器內部運算，轉化為頻率進行速度控制。
·接線方式:按照控制器單脈沖列方式接線。
· 試驗結果:運行狀況比較理想，考慮到此方法需要外接電路，而用模擬量直接連接更加簡潔，如果可以達到精度要求，選擇模擬量控制為佳。

(2) 方案二:模擬量方式
·原理:將+10v和-10v信號分開，接口板經過改造后，模擬量接口為0～-10v和0～+10v分別對應相應地址，精度由原來的準10位提高到11位。
·接線方式:只需引入模擬量信號和相應i/o信號即可。
· 試驗結果:實現(xiàn)正向6～2500r/min、反向4～2500r/min平穩(wěn)調速，可達到定位、恒線速度加工的要求。

(3) 分析比較
方案一、二經試驗證明均為可行方案:方案二連接簡單、控制方便;但由于本控制器a/d精度為11位，如果不能達到客戶要求、可選用方案一(需要外加轉換模塊)。

2.4 技術指標比較分析
數(shù)控機床中主軸調速三種傳動方案的主要技術指標對比見表3。

3 結束語
(1) 伺服主軸與機械變速主軸、變頻變速主軸相比在調速范圍、速度精度、定位功能、機械結構的簡化方面具有較明顯的優(yōu)勢。
(2) 機械結構簡化，節(jié)省了金屬材料。
(3) 操作簡化，降低了機械故障率及維修成本。
(4) 控制范圍增大,控制精度提高,控制電機效率提高。
(5) 提高了機床的加工精度和生產效率。

表3 三種主軸調速傳動方案的技術性能對比

參考文獻
[1] ac伺服控制器ims-gct4011s使用手冊[z].

作者簡介
余達太(1946-) 男 教授/博士生導師 2002年出任北京時光科技有限公司(國家開發(fā)投資公司與北京科技大學共同投資)總經理、北京時光科技研發(fā)院院長。