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    甄  鑫  中達電通股份有限公司

摘  要：本文主要介紹臺達B系列伺服、VE系列變頻器和中達通用型數(shù)控系統(tǒng)和在外圓磨床上的應用。利用中達通用型數(shù)控系統(tǒng)的高開放性來實現(xiàn)區(qū)別于其它數(shù)控機床直觀輸入的技術創(chuàng)新，達到操作簡易、提高效率的效果。

關鍵詞：伺服　通用型數(shù)控系統(tǒng)　外圓磨床　高開放性　直觀輸入

1 引言

    外圓磨床是對胚件外圓進行研磨，并對胚件尺寸精加工、同時通過精加工實現(xiàn)胚件表面光潔度。因此，外圓磨床是加工精度很高的機床。而其加工的工件也相對固定，這就給中達通用型數(shù)控系統(tǒng)提供了展現(xiàn)高開放性的很好平臺。

    中達通用型數(shù)控系統(tǒng)的顯示畫面、內(nèi)部PLC、I/O點規(guī)劃、內(nèi)部參數(shù)規(guī)劃都是開放的，可依照需求修改和規(guī)劃，能實現(xiàn)對相對固定工件加工數(shù)據(jù)的直觀輸入，不需修改G代碼程序，使操作者的工作簡單、簡化，提高效率。

2 外圓磨床工作原理

    外圓磨床使用兩個伺服軸X、Y。電機帶動夾頭和工件旋轉(zhuǎn)，同時，砂輪也旋轉(zhuǎn)，工件和砂輪旋轉(zhuǎn)軸心是平行于X軸的兩個軸，旋轉(zhuǎn)方向相反，通過砂輪和工件表面的摩擦加工工件。兩個伺服軸X軸、Y軸的移動，改變工件的直徑和形狀。外圓磨床屬于精度較高的機床，對基臺、絲杠、數(shù)控系統(tǒng)、伺服的要求都比較高。傳統(tǒng)外圓磨床是用液壓帶動Y軸運動，這使加工工件受到很大限制。使用數(shù)控之后，Y軸的位置和速度的可控性、NC程序的自動修整砂輪，使加工工件的范圍大大增大。

3 基于臺達自動化平臺的數(shù)控外圓磨床解決方案

    由于使用需求和設計的不同，不同機床的機械和電氣設計也不盡同，中達通用型數(shù)控系統(tǒng)的開放性，能最大程度滿足每臺機床的特殊要求。
依托母公司臺達系列齊全的自動化產(chǎn)品，中達能以最經(jīng)濟、簡便、高效的方式，為機床客戶量制解決方案。采用由中達高開放性PUTNC-H4C-2數(shù)控系統(tǒng)、臺達ASDA-B伺服系統(tǒng)、VE系列變頻器組成的數(shù)控磨床整體解決方案，能使機床制造商、最終客戶都得到滿意服務與效益最大化。

    3.1 PUTNC-H4C-2數(shù)控系統(tǒng)的技術特點

    臺達PUTNC-H4C-2數(shù)控系統(tǒng)如圖1所示。工件定義畫面如圖2——圖5所示。

    （1）開放式的系統(tǒng)架構(gòu)，內(nèi)含嵌入式PLC，能滿足各類制造商的不同要求。

    （2）高清晰LCD液晶顯示，用戶可自行規(guī)劃畫面內(nèi)容。

    （3）最多驅(qū)動3路伺服軸（X、Y、A）。

    （4）配合PLC開發(fā)，可自定義按鍵功能，使操作更靈活。

    （5）提供標準24點輸入和16點輸出，可選配I/O擴展單元，56點輸入，64點輸出。
 

    3.2 MCM數(shù)控參數(shù)修改

00012500 ;022 Tool #1 radius compensation
00000006 ;058 X-axis，Backlash compensation，0～255
00000027 ;059 Y-axis，Backlash compensation，0～255
00001500 ;061 X-axis，JOG Feed-rate & power-on G01 speed
00001500 ;062 Y-axis，JOG Feed-rate speed
00000010 ;064 X-axis，Resolution Denominator，(Encoder pulse)
00000004 ;065 X-axis，Resolution Numerator，(Ball-screw pitc
00000010 ;066 Y-axis，Resolution Denominator，(Encoder pulse)
00000004 ;067 Y-axis，Resolution Numerator，(Ball-screw pitc
00003000 ;079 X-axis，G00 Traverse speed limit
00003000 ;080 Y-axis，G00 Traverse speed limit
00000000 ;082 X-axis，Direction of motor rotation，0=CW，1=CCW
00000001 ;083 Y-axis，Direction of motor rotation，0=CW，1=CCW
00006000 ;093 X-axis，Software OT limit，(+) direction
00006000 ;094 Y-axis，Software OT limit，(+) direction
-09999999 ;096 X-axis，Software OT limit，(-) direction
-00342000 ;097 Y-axis，Software OT limit，(-) direction
00000256 ;136 X-axis，Home grid direction during HOME executio
00000256 ;137 Y-axis，Home grid direction during HOME executio
00000004 ;141 X-axis，Denominator，MPG resolution calc.
00000010 ;142 X-axis，Numerator，MPG resolution calc.
00000004 ;143 Y-axis，Denominator，MPG resolution calc.
00000010 ;144 Y-axis，Numerator，MPG resolution calc.
-00000001 ;161 X-axis Pitch Error mode
-00000001 ;162 Y-axis Pitch Error mode
00060000 ;164 X-軸導螺桿螺距誤差補償每段長度設定
00050000 ;165 Y-軸導螺桿螺距誤差補償每段長度設定
00000000 ;167 X-軸 40 段補償量設定-1
-00000002 ;168 X-軸 40 段補償量設定-2
-00000002 ;169 X-軸 40 段補償量設定-3
00000010 ;207 Y-軸 40 段補償量設定-1
00000006 ;208 Y-軸 40 段補償量設定-2
-00000004 ;209 Y-軸 40 段補償量設定-3
-00000008 ;210 Y-軸 40 段補償量設定-4
00000002 ;211 Y-軸 40 段補償量設定-5
-00000001 ;212 Y-軸 40 段補償量設定-6
-00000001 ;213 Y-軸 40 段補償量設定-7

    3.3 加工變量定義
    

4 臺達伺服系統(tǒng)與變頻器

    4.1 ASDA-A系列交流伺服系統(tǒng)

    ASDA-A系列進階型交流伺服系統(tǒng)和ASDA-B標準型交流伺服系統(tǒng)是臺達電子集團分別于03年和05年推出的2款主流伺服產(chǎn)品，能夠全方位滿足工業(yè)用戶的需求，特別在CNC機床的應用上，性能表現(xiàn)更加優(yōu)異。臺達伺服針對于CNC機床領域特點：

    （1）內(nèi)建完整的三種（位置/速度/轉(zhuǎn)矩模式）基本控制機能，可以方便的和上位控制器連接。

    （2）動態(tài)響應性好，伺服整定時間1ms、空載狀態(tài)下-3000RPM～3000RPM的加速時間10ms。

    （3）PDFF（Pseudo-Derivative　Feedback　and　Feedforward）強健式控制架構(gòu)相應更快速、對外部干擾有更強的抑制補償能力，從而能夠保證車刀切削瞬間，或其它外力突然介入時，伺服定位或定速被影響很少，如圖5所示。

    （4）伺服的自動增益調(diào)整功能，能自動評估負載情況并合理設置伺服增益，從而使伺服調(diào)試更簡單、更快捷，且伺服定位更精準，無超越量和加速度過沖。

    （5）提供共振抑制功能和低通濾波器功能，能有效彌補機械的不足和缺陷。

    （6）臺達ASDA-A系列進階型交流伺服系統(tǒng)更具有分度定位功能，配合CNC系統(tǒng)PLC的I/O規(guī)劃，能輕松實現(xiàn)伺服刀庫控制。

    4.2 臺達VFD-VE系列磁束向量控制交流變頻器

    VFD-VE系列是臺達為滿足高端市場于2007年推出的一款全新產(chǎn)品，其頻率輸出范圍為0～600Hz，而V2H型的輸出更高達3600Hz，完全能滿足CNC機床高速主軸的控制需求。利用獨特位置控制功能，配合H4CL-T系統(tǒng)的C軸機能亦可實現(xiàn)主軸任意角度分度功能。

    VFD-VE系列交流變頻器特點：

    （1）內(nèi)置V/F，向量控制；轉(zhuǎn)矩控制，以及位置控制功能。

    （2）頻率輸出范圍為0～600Hz，高端機型的輸出更高達3600Hz。

    （3）速度控制精度：FOC+PG閉回路控制，可達+/-0.02%。

    （4）低速力矩：0.5HZ可達150%。

    （5）可做馬達參數(shù)和負載慣量估測以及高速弱磁曲線估測功能。

    （6）機械煞車控制功能、瞬時停電時減速功能。

    （7）馬達溫度回授保護（PTC）功能。

5 結(jié)束語

    當今加工業(yè)飛速發(fā)展，而自動化產(chǎn)品在加工業(yè)大量應用。可以看出，加工行業(yè)正在整體向自動化控制邁進。中達通用型數(shù)控系統(tǒng)具有高開放性、高穩(wěn)定性的特點，在很多專用加工機械上都有很大的發(fā)展空間和潛力，再配合中達其他自動化產(chǎn)品——如伺服系統(tǒng)、變頻器、編碼器、導軌絲杠等，組成的整體解決方案，不僅能使客戶的機床產(chǎn)品在穩(wěn)定性和質(zhì)量上都有質(zhì)的飛躍，而且也能使機床所加工出來的產(chǎn)品，在質(zhì)量和效率上都有很大程度提高。