1 引言

立式數控車(chē)床簡(jiǎn)稱(chēng)為數控立車(chē)，其車(chē)床主軸垂直于水平面，一個(gè)直徑很大的圓形工作臺，用來(lái)裝夾工件。這類(lèi)機床主要用于加工徑向尺寸大、軸向尺寸相對較小的大型復雜零件。本文主要介紹利用中達電通CNC-H4-T數控系統強大的開(kāi)放式系統架構和臺達伺服快速的定位功能，應用于數控立車(chē)之中，從而更好地滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。

2 技術(shù)要求

2.1數控立車(chē)參數要求： 加工能力 大旋轉外徑?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 重復定位精度:0.008mm

2.2對伺服提出的要求： （1）運動(dòng)很平穩順滑。 （2）往復運動(dòng)夠快速且精準。 （3）車(chē)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對數控提出的要求： （1）數控系統的基本功能要求——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(xiàn)加工。 （3）聯(lián)動(dòng)軸數：2個(gè) （4）控制精度：0.001mm （5）操作畫(huà)面可以自由規劃。

2.4對工作臺電機的要求： 采用三相異步交流電機，電機功率是11/14KW,實(shí)現兩極變速,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)現手動(dòng)對刀和程序測試功能。 3 系統方案的確定

此機床為小型數控車(chē)床，采用中達CNC-H4-T專(zhuān)用的數控系統配以?xún)商譇SDA交流伺服驅動(dòng)器和馬達，用以控制刀架橫向（X軸）和滑架縱向（Z軸）的快速運動(dòng)和進(jìn)給運動(dòng)，其中Z軸的伺服電機帶有抱閘功能。工作臺電機采用雙速交流電機驅動(dòng)，機械變速。

4 方案可行性分析

4.1中達電通CNC-H4-T的主要功能和特點(diǎn)： （1）開(kāi)放式的系統架構，內含嵌入式可編程PLC，可配合更多的機械設計。 （2）全功能CNC鍵盤(pán)，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）解析度可設定7位數，響應速度可達1000Kpps。配合編碼器或者光柵檢測，可實(shí)現半閉環(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）手搖輪安全測試（防撞機功能）。 （7）離線(xiàn)描圖和加工描圖功能。 （8）除標準G代碼外，提供多種固定切削循環(huán)和復式循環(huán)編程，編程更簡(jiǎn)便。 （9）支持更高階的MACRO宏指令，可靈活的設計NC程序。 （10）程序存儲容量256Kbyte,關(guān)機后電池維持。 （11）提供RS232C標準接口，可接個(gè)人電腦（PC）實(shí)現DNC在線(xiàn)加工功能。 通過(guò)比較分析，中達CNC-H4-T數控系統完全可以滿(mǎn)足作為立床的上位控制要求。

4.2臺達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，應用廣泛。（2）強健式的控制模式，在負載慣量大范圍的變化時(shí)，系統仍然可以保持優(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部寄存器設定均有平滑功能。 （4）豐富的軟件功能，方便用戶(hù)調試。通過(guò)比較分析，臺達交流伺服系統也完全能夠滿(mǎn)足作為做下位控制器要求。對機械結構、負載慣量、輸出扭矩的分析計算，故選用ASDA1kW＊2臺伺服驅動(dòng)器做下位控制器。 5 方案的功能實(shí)現

（1）自由規劃客戶(hù)所需求的畫(huà)面，給客戶(hù)帶來(lái)極大的方便。

（2）全功能CNC鍵盤(pán)，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，控制工作臺低速連續運行。 “主軸正轉”鍵定義為主軸高速鍵，控制工作臺高速連續運行。 “主軸反轉”鍵定義為主軸點(diǎn)動(dòng)鍵，控制工作臺低速點(diǎn)動(dòng)運行。 “主軸停止”鍵定義為主軸停止鍵，停止工作臺的運行。 （3）可實(shí)現手搖對刀功能，自動(dòng)模式下，激活程式預測，進(jìn)行手搖輪安全測試,加工進(jìn)給速度以手搖輪旋轉速度的快慢決定。加工描圖-NC程序執行時(shí)，激活描圖功能，能夠邊走邊顯示刀具運動(dòng)軌跡。 （4）系統連接架構 提供4組+/-10V模擬量接口，其中二路用于控制交流伺服驅動(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)等傳感信號輸出信號點(diǎn)16個(gè)，可以控制繼電器，微型電磁閥等負載。

圖1 系統連接架構（5）伺服采用速度控制模式

圖2 伺服速度控制模式架構

在大范圍負載慣量變化,系統依然保有性能對命令和干饒有不同的補償控制阻尼剛性?xún)?yōu)良, 低速轉矩特性?xún)?yōu)良超越量很小。 （6）機床有下列幾種供電電壓： ?驅動(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，以及主電機制動(dòng)用的65V-75V-85V制動(dòng)電源。 ?CNC-H4-T數控系統的電源及開(kāi)關(guān)電源GS所需的AC220V由變壓器TC3提供。 ?伺服驅動(dòng)器所需的三相AC220V電源，由驅動(dòng)變壓器TC2提供。 ?I/O信號的DC24V，使能信號和Z軸抱閘電機的直流24V由開(kāi)關(guān)電源GS供給。 （7）機臺有以下幾種運動(dòng)狀態(tài)： ?工作臺主電機M1有連續和點(diǎn)動(dòng)兩種工作狀態(tài)。點(diǎn)動(dòng)運行停止時(shí),無(wú)制動(dòng)過(guò)程。連續運行停止時(shí),有制動(dòng)過(guò)程。 ?工作臺主電機為雙速電機，所以分高、低速兩檔。工作臺連續運行時(shí)有高低速，點(diǎn)動(dòng)時(shí)只有低速。 ?刀架橫向（X軸）運動(dòng)，由伺服電機M2驅動(dòng)，滑架的縱向（Z軸）由伺服電機M3驅動(dòng)，為防止滑架受重力作用因慣性而不能停，故電機M3帶抱閘。

圖3 應用中達數控系統數控立車(chē)外觀(guān)圖

圖4 中達伺服產(chǎn)品電器柜接線(xiàn)圖

（8）Ｉ／Ｏ點(diǎn)規劃

通過(guò)機床的后調試后，此次立車(chē)的整體技術(shù)要求均已實(shí)現，無(wú)論每個(gè)動(dòng)作還是精度的要求，都達到了客戶(hù)所要求的標準。

6 結束語(yǔ)

臺達的伺服驅動(dòng)與CNC車(chē)床專(zhuān)用的控制器的結合，為客戶(hù)提供了低成本和全功能的控制方案。隨著(zhù)中國數控機床產(chǎn)業(yè)化驚人的速度向前邁進(jìn)，中達電通的數控系統強大的開(kāi)放式系統架構和臺達伺服快速的定位功能，完全能夠為客戶(hù)提供更有價(jià)值的整合方案。

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