数控机床关键功能部件智能伺服刀塔专用电机及控制系统

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1、智能伺服刀塔专用电机及控制系统产业化项目可行性研究报告一、概述数控刀塔，是数控机床功能部件中最重要、最核心的机械部件之一，是国家“十一五”重大专项重点支持项目。智能伺服刀塔主要由刀塔控制器、伺服电机、减速器、液压缩紧系统等构成，可完成刀盘的转位、转速、初定位、精定位动作和锁紧，以及选刀控制等动作。而刀塔专用伺服电机及其控制系统是核心中的核心部件。为数控加工中心提高加工精度及加工效率起到至关重要的作用。由于伺服刀塔的可靠性、高效率、高精度是液压及电动刀塔所无法比拟的，故其势必将取代其它刀塔。目前，就智能伺服刀塔技术而言，也就是智能伺服刀塔专用电机及其控制

2、系统技术，国际上，只有意大利的Duplomatic、Baruffaldi和德国的Sauter有此类产品在国内销售，但由于其价格高、货期长而直接限制了我国高档数控机床的发展；在国内，技术才刚刚起步，诸如烟台环球和常州亚星、宏达等数控刀塔生产厂家在展览会上展出过该类产品，但只是使用PLC进行控制标准伺服，用标准伺服再控制电机，其性能根本达不到要求，尚未见过动态演示。因此,数控伺服刀塔还没有功能、技术水准较高的产品，没能真正智能化。为此，国家“十一五”指出，未来五年的突破重点是：发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件，改变大型、高精度数控机床大部分

3、依赖进口的现状。我省的沈阳一机床、大连机床生产的高档数控机床现都采用意大利的伺服刀塔。发展本项目，既解决了我省乃至全国高档数控机床技术发展的瓶颈，节约大量进口设备资金，同时将对地方经济的发展起到巨大的推进作用。在此情形下，我公司在原有伺服技术的基础上，不断地与沈阳机床及大连机床进行技术交流，经过两年的研究开发，在2010年5月终于将伺服刀塔开发成功，并参加了制博会，受到了广泛的关注，同时也得到了两大机床技术人员的认可，现产品以小批量在两大机床应用。从而伺服刀塔专用电机及其控制系统也得以广泛应用。因此，本公司有绝对的优势，将此项目产业化。另外，本伺服刀塔

4、专用电机及其控制系统应用的最大亮点是应用到军事上，如导弹的自动发射系统、坦克的自动装弹系统等。二、技术可行性分析（一）、本项目的关键技术如下几点：1、伺服控制刀塔专用电机转位速度。2、伺服控制刀塔专用电机转位精度。3、伺服控制刀塔专用电机的刚性要强。4、伺服控制驱动定位整定时间。5、伺服控制接口的通讯形式。（二）、技术开发的完成情况如下：1、控制刀塔专用电机转位时间快，转一把刀时间小于0・15秒。2、控制刀塔专用电机转位精度准确：＜±6〃，重复定位精度＜±2〃。3、控制刀塔专用电机回转定位精度1/10000转4、控制接口采用CAN总线通讯接口5、控制刀

5、塔专用电机驱动定位整定时间控制在100毫秒之内；加速减速均可设定为0-10s（三）、主要技术特点：1、AC伺服电机驱动刀塔分度传动机构，大幅度简化了结构，提高了刀塔机械部分的易维修性和可靠性。2、伺服电机速度通过参数设定，可人为控制分度启动时的加速曲线特性和停止时的减速曲线特性，使分度速度提高的同时，动作更平滑、稳定，刀盘定位精度更高。3、伺服电机具有优良的过载特性，在刀具重量大或刀具安装偏载的极端情况下，也能胜任正常工作。4、刀号译码系统采用伺服电机内置的位置编码器，不须在外部再加装角度编码器等译码装置即能实现刀盘的逻辑转位及就近选刀，简化了译码机构

6、，提高了可靠性。5、伺服控制系统单元上的柔性变比参数功能可选取任意的传动比，从而使刀塔内部分度传动链降速比不必是刀塔刀位数的整数倍。例如：机械分度传动链降速比是1:12时，既能适应12刀位数，也能适应10刀位和8刀位，使在最小机械结构变动的情况下可满足多种刀位数的要求。（四八技术创新点1、伺服电机内置采用的位置编码器，使刀号译码系统不须在外部再加装角度编码器等译码装置，即能实现刀盘的逻辑转位及就近选刀，简化了译码机构，提高了可靠性。2、伺服控制系统单元上的柔性变比参数功能可选取任意的传动比，使刀塔内部分度传动链降速比不必是刀塔刀位数的整数倍。3、采用伺

7、服电机驱动刀塔三尺盘分度传动机构，大幅度简化结构，提高了机械部分的易维修性和可靠性。4、伺服电机速度通过参数设定，可人为控制分度启动时的加速曲线特性和停止时的减速曲线特性，使分度速度提高的同时，动作更平滑、稳定，刀盘定位精度更高。（五八产品技术性能水平阿森德刀塔电机Baruffaldi巴拉法笫刀塔电机Duplomatic迪普马刀塔电机转位时间（S）0.Is0.15s0.Is转位精度<±6〃<±6〃<±4〃重复转位精度<±2〃<±2〃<±2〃回转定位精度1/100001/80001/10000整定时间60ms80ms60ms三.项目成熟程度本项目产品经过

8、两年的研发，已研制成功，现阶段产品已小量进行销售。本企业目前的境况，受到厂房与资金的限制，只能