刀塔专用电机及控制系统产业化项目可行性研究报告概要 .pdfVIP

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

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部分依赖进口的现状。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

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，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。

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(四)、技术创新点

1、