編碼器在經濟型數控車床剛性攻絲的應用-數控機床（chuáng）市場網（wǎng）

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編碼器在經（jīng）濟型數控車床剛性攻絲的應用

2016-10-26 來源（yuán）：沈陽飛機工（gōng）業（集團）有限公司民機加工分部作者：王思（sī）廣

摘要：在數控係統中，剛性攻絲（sī）是一項基本功能，但在經濟型數控車床上（shàng）一般使用模擬主軸，經濟實用，可是如何實現車床攻絲這種（zhǒng）基本功能呢？本文從工作中的實例出（chū）發，由位置編碼器的（de）基本原理（lǐ）、模擬主軸實（shí）現剛性攻絲的條件、及係統和變頻器接口的連接，初步介紹了在FANUC0i 數控係統中，利用位置編碼器來實現模擬主軸的剛性（xìng）攻絲。

關鍵詞（cí）：位置編碼器；模擬主（zhǔ）軸；剛性攻絲；經濟型數控（kòng）車床

0。引言

　　模擬主軸通常用於（yú）經濟型數控車床（chuáng），剛性攻絲是車床的一個（gè）重要功（gōng）能。剛性攻絲是（shì）指主軸旋（xuán）轉與進給之間保（bǎo）持同步，也就是說攻絲時株洲的（de）旋轉不僅要實現速度控製，還要實現位置控製（zhì），從而實現特定的加工要求。如何（hé）實（shí）現模（mó）擬主軸的剛性攻絲呢？位（wèi）置編碼器起著至關重要的作用。本（běn）文簡要介紹了這種控（kòng）製實現的一些基本原理和要求，通過兩個實例介紹了位置編碼器在經濟型（xíng）數控車（chē）床的應用。

1.位置編碼（mǎ）器的應用

　　在數控係統（tǒng）中，位置（zhì）檢測元件是閉環進給（gěi）伺服係統中重要的（de）組成（chéng）部分，它檢測機床工作台的位移，伺服電（diàn）機的角位移和速度，將信號反饋（kuì）給驅動裝置，與（yǔ）給定（dìng）值比較得到差值再用於位置（zhì）環閉環控製和速度環控製。檢測元件通常用光（guāng）或磁的原理製（zhì）成，精度既分辨率是最小單（dān）位，由檢測元件等級品質決定。在數控裝置位置檢測接口電路中常對反饋信號進（jìn）行倍頻處理，以進一步提（tí）高精度。

　　數控車床的（de）位置編碼器是測量轉速的，反饋的是主軸的實際速度，當車螺紋時要使轉速和進給保（bǎo）持一定關係，如導程1.5 的螺紋，車削時必須保證（zhèng）主軸轉一轉，刀具軸軸向（xiàng）進給1.5。

　　螺紋切削或每轉進給必須裝有位置編碼器，位置編碼器檢測實際主軸轉速和（hé）每轉（zhuǎn）信號（用於螺（luó）紋切削（xuē）時檢測主軸上固定點）理想（xiǎng）編碼器必須與主軸相連（1:1）。如使（shǐ）用齒輪（lún），選擇1：1,1:2,1:4,1:8 的變化以降低（dī）位置編碼器的速度。當主軸與位（wèi）置編碼（mǎ）器之間使用齒輪時，參考NO.3706 的第1 位（wèi）和（hé）0 位定義齒輪比。

2.模擬主（zhǔ）軸實（shí）現剛性攻絲的條件

2.1　主（zhǔ）軸電機帶位置編碼器

　　通過位置編碼器對主軸實現位置（zhì）控製。這（zhè）樣（yàng）在速度環的基礎上擴大到位置環，在剛性攻絲的（de）過程中主軸與進給都（dōu）是位置控（kòng）製，就可以形成互相插補的關（guān）係，能夠達到更嚴（yán）格的同步。

2.2　數控係統的接口

　　數控係統必須有模擬主軸接口和模擬主軸編碼器的接口。模擬主軸接口既要要求（qiú）係統能夠根據主軸速度準確發出0 ～ ±10V 的模擬電壓。為了提高模擬電壓的精度，要求D/A 轉換器（qì）至少12 位。模擬主軸編碼器的接（jiē）口（kǒu）用（yòng）來接收主軸的編碼器信號及時對主軸實行對主軸位置控製。

2.3　變頻器的（de）接口

　　主軸變頻器必須（xū）具有編碼器接口，±10V 的模擬（nǐ）電壓接口，並且能在速度控（kòng）製和位置控製提供兩組參數對主軸（zhóu）進行分別調整。此（cǐ）兩組（zǔ）參數來在速度控製時對速度控製（zhì）參數對主軸進（jìn）行（háng）調（diào）整，在位置控製時，有位置控製參數進行調（diào）整（zhěng）以適合剛性攻（gōng）絲時高增益、高係統的（de）配置。

3.故障實例

　　 CKS6163 自動運行進給軸不移動。數控車床CKS6163，係統型號FAUNC-0i-TA，程序（xù）在G00 方式下可運行，當執行到G01 時機床（chuáng）進（jìn）給軸不移動，但在JOG、REF、手輪方式下均可移動車（chē）床。因為機床坐標軸可以移（yí）動，說明伺服放大器、電機、反饋等硬件都沒問（wèn）題（tí）。

　　依據梯形圖（tú），如圖1 所示：SF(F7.2)：主軸功能選通信（xìn）號；MF(F7.0)：輔助功能選通信號；TF(F7.3)：刀具功能（néng）選通信號；MFIN(R450.1)：輔助功能結（jié）束信號；TFIN(R450.2)：刀具功能結束信號；GR：齒輪檔。

　　 SAR(G29.4) 主軸速度到達信號。當主軸速度達到指（zhǐ）定速度後（主軸速度反饋裝置將實際主軸速度信息（xī）傳送到CNC 中），係統輸出（CNC 至PMC）主軸速度達到信號F45.3=1（SARA），PMC 再根據接收的信號進行邏輯關係處理。參數（PARAM3708#0=1）時，該功能有效。

　　從PMC 梯圖可以看出，在主軸速度沒有達到指令轉速時限製機床在G01 方式運行（háng），結合速度反（fǎn）饋結構，檢查（chá）速（sù）度反饋裝置，該車床（chuáng）的速度反饋是依賴於電機編碼器，將編（biān）碼器拆開後發現（xiàn）與電機相連接的鍵脫落，這樣就導（dǎo）致主軸正（zhèng）常旋轉，但編碼器反饋的速度值則為0。

圖1　CKS6163 梯形圖

　通過（guò）工藝角度分析此問題，發現（xiàn）G01 是“進給吃刀”的過程，此時主軸一定是遵（zūn）循S 指令旋轉的，假設由於主軸驅動環節（jiē）出了故障，主軸轉速會下降，那麽如果吃刀進給，則會給工件及機床造成嚴重（chóng）損傷。因此係統提供了一個製約功能，當主軸速度設有（yǒu）達到指令轉速（sù）時，限製G01 方式進給，但G0，JOG\REF 以及手輪方式不受此（cǐ）限製。

4.結（jié）論

　剛性攻絲時主軸的旋轉和進（jìn）給軸進給之間（jiān）總是保持同步。也就是說，在剛性攻絲時，主（zhǔ）軸的旋轉不僅（jǐn）要實現速度控製，而且要實現位置（zhì）的控製，從而實現高精高效的加（jiā）工要求。係統發（fā）出0 ～ ±10V 模擬電壓到變頻器的模擬接口，控製模（mó）擬主軸的旋轉。位置編碼器的使用（yòng）是經濟型（xíng）數（shù）控車床實（shí）現剛性（xìng）攻絲的必要條件，當（dāng）然此功（gōng）能的實現還要對係（xì）統參數進行深入了解，及PMC 程序的改編，此文（wén）意在對今（jīn）後此類問題（tí）的研究提供借鑒。

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