1 引言

立式數(shù)控車床簡(jiǎn)稱為數(shù)控立車，其車床主軸垂直于水平面，一個(gè)直徑很大的圓形工作臺(tái)，用來(lái)裝夾工件。這類機(jī)床主要用于加工徑向尺寸大、軸向尺寸相對(duì)較小的大型復(fù)雜零件。本文主要介紹利用中達(dá)電通CNC-H4-T數(shù)控系統(tǒng)強(qiáng)大的開(kāi)放式系統(tǒng)架構(gòu)和臺(tái)達(dá)伺服快速的定位功能，應(yīng)用于數(shù)控立車之中，從而更好地滿足市場(chǎng)的需求。

2 技術(shù)要求

2.1數(shù)控立車參數(shù)要求： 加工能力 大旋轉(zhuǎn)外徑?700mm 大切削外徑?600mm 大切削高度 650mm 行程進(jìn)給 X 軸行程 -350/30mm Z軸行程 700mm X軸快速進(jìn)給 15m/min Z軸快速進(jìn)給 15m/min 精度控制 定位精度:0.01mm 重復(fù)定位精度:0.008mm

2.2對(duì)伺服提出的要求： （1）運(yùn)動(dòng)很平穩(wěn)順滑。 （2）往復(fù)運(yùn)動(dòng)夠快速且精準(zhǔn)。 （3）車刀切削瞬間,或者其他外力突然介入,伺服定位或定速被影響很少。

2.3對(duì)數(shù)控提出的要求： （1）數(shù)控系統(tǒng)的基本功能要求——G代碼功能，輔助功能——M代碼。工件程序容量要大。 （2）RS232通訊和DNC在線加工。 （3）聯(lián)動(dòng)軸數(shù)：2個(gè) （4）控制精度：0.001mm （5）操作畫面可以自由規(guī)劃。

2.4對(duì)工作臺(tái)電機(jī)的要求： 采用三相異步交流電機(jī)，電機(jī)功率是11/14KW,實(shí)現(xiàn)兩極變速,高速和低速。點(diǎn)動(dòng)（走低速）和制動(dòng)（高速方式下延時(shí)5秒鐘后制動(dòng)，低速方式下延時(shí)3秒后制動(dòng)）；另外需要一個(gè)+5V的外掛手輪，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)對(duì)刀和程序測(cè)試功能。 3 系統(tǒng)方案的確定

此機(jī)床為小型數(shù)控車床，采用中達(dá)CNC-H4-T專用的數(shù)控系統(tǒng)配以兩套ASDA交流伺服驅(qū)動(dòng)器和馬達(dá)，用以控制刀架橫向（X軸）和滑架縱向（Z軸）的快速運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其中Z軸的伺服電機(jī)帶有抱閘功能。工作臺(tái)電機(jī)采用雙速交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)械變速。

4 方案可行性分析

4.1中達(dá)電通CNC-H4-T的主要功能和特點(diǎn)： （1）開(kāi)放式的系統(tǒng)架構(gòu)，內(nèi)含嵌入式可編程PLC，可配合更多的機(jī)械設(shè)計(jì)。 （2）全功能CNC鍵盤，配合PLC開(kāi)發(fā)，可自定義按鍵功能。 （3）提供4組+/-10V模擬量接口，其中二路用于控制交流伺服驅(qū)動(dòng)進(jìn)給軸。一路控制變頻主軸（或者伺服主軸），一路可選用控制伺服刀塔。 （4）解析度可設(shè)定7位數(shù)，響應(yīng)速度可達(dá)1000Kpps。配合編碼器或者光柵檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)/全閉環(huán)控制，控制精度0.001mm。 （5）診斷功能和PLC狀態(tài)顯示。 （6）手搖輪安全測(cè)試（防撞機(jī)功能）。 （7）離線描圖和加工描圖功能。 （8）除標(biāo)準(zhǔn)G代碼外，提供多種固定切削循環(huán)和復(fù)式循環(huán)編程，編程更簡(jiǎn)便。 （9）支持更高階的MACRO宏指令，可靈活的設(shè)計(jì)NC程序。 （10）程序存儲(chǔ)容量256Kbyte,關(guān)機(jī)后電池維持。 （11）提供RS232C標(biāo)準(zhǔn)接口，可接個(gè)人電腦（PC）實(shí)現(xiàn)DNC在線加工功能。 通過(guò)比較分析，中達(dá)CNC-H4-T數(shù)控系統(tǒng)完全可以滿足作為立床的上位控制要求。

4.2臺(tái)達(dá)交流伺服的主要特點(diǎn)： （1）具有多種控制模式，可與上位控制器靈活配合，應(yīng)用廣泛。（2）強(qiáng)健式的控制模式，在負(fù)載慣量大范圍的變化時(shí)，系統(tǒng)仍然可以保持優(yōu)異的性能。 （3）具有位置P-CURVE和速度S-CURVE平滑功能，且命令來(lái)源不論是外部模擬量輸入還是內(nèi)部寄存器設(shè)定均有平滑功能。 （4）豐富的軟件功能，方便用戶調(diào)試。通過(guò)比較分析，臺(tái)達(dá)交流伺服系統(tǒng)也完全能夠滿足作為做下位控制器要求。對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)、負(fù)載慣量、輸出扭矩的分析計(jì)算，故選用ASDA1kW＊2臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器做下位控制器。 5 方案的功能實(shí)現(xiàn)

（1）自由規(guī)劃客戶所需求的畫面，給客戶帶來(lái)極大的方便。

（2）全功能CNC鍵盤，配合PLC開(kāi)發(fā)，可自定義按鍵功能 自定義鍵： “D1”鍵定義為主軸低速鍵，控制工作臺(tái)低速連續(xù)運(yùn)行。 “主軸正轉(zhuǎn)”鍵定義為主軸高速鍵，控制工作臺(tái)高速連續(xù)運(yùn)行。 “主軸反轉(zhuǎn)”鍵定義為主軸點(diǎn)動(dòng)鍵，控制工作臺(tái)低速點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行。 “主軸停止”鍵定義為主軸停止鍵，停止工作臺(tái)的運(yùn)行。 （3）可實(shí)現(xiàn)手搖對(duì)刀功能，自動(dòng)模式下，激活程式預(yù)測(cè)，進(jìn)行手搖輪安全測(cè)試,加工進(jìn)給速度以手搖輪旋轉(zhuǎn)速度的快慢決定。加工描圖-NC程序執(zhí)行時(shí)，激活描圖功能，能夠邊走邊顯示刀具運(yùn)動(dòng)軌跡。 （4）系統(tǒng)連接架構(gòu) 提供4組+/-10V模擬量接口，其中二路用于控制交流伺服驅(qū)動(dòng)進(jìn)給軸，一路控制變頻主軸（或者伺服主軸）一路可選用控制伺服刀塔。輸入信號(hào)點(diǎn)24個(gè)，可以連接按鈕，行程開(kāi)關(guān)，繼電器觸點(diǎn)等傳感信號(hào)輸出信號(hào)點(diǎn)16個(gè)，可以控制繼電器，微型電磁閥等負(fù)載。

圖1 系統(tǒng)連接架構(gòu)（5）伺服采用速度控制模式

圖2 伺服速度控制模式架構(gòu)

在大范圍負(fù)載慣量變化,系統(tǒng)依然保有性能對(duì)命令和干饒有不同的補(bǔ)償控制阻尼剛性優(yōu)良, 低速轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)良超越量很小。 （6）機(jī)床有下列幾種供電電壓： ?驅(qū)動(dòng)交流接觸器用的AC110V電壓，照明燈用的AC24V電壓，指示燈用的AC6V電壓，以及主電機(jī)制動(dòng)用的65V-75V-85V制動(dòng)電源。 ?CNC-H4-T數(shù)控系統(tǒng)的電源及開(kāi)關(guān)電源GS所需的AC220V由變壓器TC3提供。 ?伺服驅(qū)動(dòng)器所需的三相AC220V電源，由驅(qū)動(dòng)變壓器TC2提供。 ?I/O信號(hào)的DC24V，使能信號(hào)和Z軸抱閘電機(jī)的直流24V由開(kāi)關(guān)電源GS供給。 （7）機(jī)臺(tái)有以下幾種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)： ?工作臺(tái)主電機(jī)M1有連續(xù)和點(diǎn)動(dòng)兩種工作狀態(tài)。點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行停止時(shí),無(wú)制動(dòng)過(guò)程。連續(xù)運(yùn)行停止時(shí),有制動(dòng)過(guò)程。 ?工作臺(tái)主電機(jī)為雙速電機(jī)，所以分高、低速兩檔。工作臺(tái)連續(xù)運(yùn)行時(shí)有高低速，點(diǎn)動(dòng)時(shí)只有低速。 ?刀架橫向（X軸）運(yùn)動(dòng)，由伺服電機(jī)M2驅(qū)動(dòng)，滑架的縱向（Z軸）由伺服電機(jī)M3驅(qū)動(dòng)，為防止滑架受重力作用因慣性而不能停，故電機(jī)M3帶抱閘。

圖3 應(yīng)用中達(dá)數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控立車外觀圖

圖4 中達(dá)伺服產(chǎn)品電器柜接線圖

（8）Ｉ／Ｏ點(diǎn)規(guī)劃

通過(guò)機(jī)床的后調(diào)試后，此次立車的整體技術(shù)要求均已實(shí)現(xiàn)，無(wú)論每個(gè)動(dòng)作還是精度的要求，都達(dá)到了客戶所要求的標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)束語(yǔ)

臺(tái)達(dá)的伺服驅(qū)動(dòng)與CNC車床專用的控制器的結(jié)合，為客戶提供了低成本和全功能的控制方案。隨著中國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化驚人的速度向前邁進(jìn)，中達(dá)電通的數(shù)控系統(tǒng)強(qiáng)大的開(kāi)放式系統(tǒng)架構(gòu)和臺(tái)達(dá)伺服快速的定位功能，完全能夠?yàn)榭蛻籼峁└袃r(jià)值的整合方案。

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