編碼器在經濟（jì）型數控車床（chuáng）剛性攻絲的應用
2016-10-26 來源：沈陽飛機工業（yè）（集團）有限公司民機加工分部 作者：王思廣
摘（zhāi）要：在數（shù）控係統中，剛性攻絲是一項基本功能，但在經濟型數控車床上一般使用模擬主軸（zhóu），經濟實用，可是如何實現（xiàn）車床攻絲（sī）這種基本功能呢（ne）？本文從工作中的實例（lì）出發，由位置編碼器的基本原理、模擬主軸實現剛性攻絲的條件、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（mó）擬主軸的剛性攻絲。
關鍵詞（cí）：位置編碼器；模擬主軸（zhóu）；剛性攻絲；經濟型數控（kòng）車床（chuáng）
0。引言
模擬主軸通常用於經濟型數控車床，剛性攻（gōng）絲是車床的一個重要功能。剛性攻絲是指主（zhǔ）軸旋轉與進給之間保（bǎo）持同步，也就（jiù）是說攻絲時株洲的旋轉（zhuǎn）不僅要實現速度控製（zhì），還要實現位置控製，從而實現特定的加工要（yào）求。如何實現模擬（nǐ）主軸的（de）剛性攻絲呢？位置編碼器起著至關重要的作用（yòng）。本文簡要介紹了這種控製實現的（de）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數控車床的應用。
1.位（wèi）置編碼器的應（yīng）用
在數控係統（tǒng）中（zhōng），位置檢測元件是閉環進給伺服係統（tǒng）中重要的組成部分，它檢（jiǎn）測機床工作台（tái）的（de）位移，伺服電機的角位移和速度，將信號反（fǎn）饋給驅動裝置，與給定值比較得到差值（zhí）再用於（yú）位置環閉環控製和速度環控製。檢測元件通常用光或磁的（de）原理製成，精度既分辨率是最（zuì）小單位，由檢測（cè）元件等級品質決定（dìng）。在數控裝置（zhì）位置檢測接口電路中常對反饋信號進行倍頻處理，以進一步提高（gāo）精度。
數控車床的位置（zhì）編碼器是測量轉速的（de），反饋的是主軸的實際速度，當車（chē）螺紋時要使轉速和進給保持（chí）一（yī）定（dìng）關係，如（rú）導程1.5 的螺紋，車削時必須保證主軸轉一轉，刀具軸軸向進給1.5。
螺紋切削或每轉進給必（bì）須裝有位置編碼器，位置編（biān）碼器檢測實際主軸轉速和每轉信號（用於（yú）螺紋切削時檢測主軸上固定點）理想編碼器必須與主軸相連（1:1）。如使用齒輪（lún），選擇1：1,1:2,1:4,1:8 的變化以降低位置編碼器（qì）的速度。當主軸與位置編（biān）碼器之間使用齒輪時，參考NO.3706 的第1 位和0 位定義齒輪比。
2.模擬主軸實（shí）現（xiàn）剛性（xìng）攻絲的條件
2.1 主軸電機帶位置編碼器
通過位置編碼器對主軸實現位置控製。這樣在速度環的基礎上擴大到位置環，在（zài）剛性攻絲（sī）的過程中主軸（zhóu）與進給都是位置（zhì）控製，就可以形成互相插補的關係，能夠達到更嚴格（gé）的同步。
2.2 數控係統的（de）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（zhǔ）軸速度準確（què）發出0 ～ ±10V 的模擬（nǐ）電壓。為了提高模擬電（diàn）壓（yā）的精度，要求D/A 轉換器（qì）至少12 位。模（mó）擬主軸編碼器的接口用來接收主軸的編碼器信號及時對主軸實行對主（zhǔ）軸位置控製。
2.3 變頻器的接口
主軸變頻器必須具有編碼器接（jiē）口，±10V 的（de）模擬電壓接（jiē）口，並且能在速（sù）度控（kòng）製和位置（zhì）控製提（tí）供（gòng）兩組參數對主軸進（jìn）行分（fèn）別調整。此兩組（zǔ）參數來在速度控製時（shí）對速度控製參數對主軸進行調整，在位置控製時，有位置控製參數進（jìn）行（háng）調整以適合剛性攻絲（sī）時高增（zēng）益、高係統（tǒng）的配置。
3.故障實例
CKS6163 自動運（yùn）行進（jìn）給軸（zhóu）不移動。數（shù）控車床CKS6163，係統型號FAUNC-0i-TA，程序在G00 方式下可運行，當執行（háng）到G01 時機床（chuáng）進給軸不移動，但在JOG、REF、手輪方式下均可移動車床。因為（wéi）機床坐標軸可以移（yí）動，說明伺（sì）服放大器（qì）、電機、反饋等（děng）硬件都沒問題。
依據梯（tī）形圖，如圖1 所示：SF(F7.2)：主軸功能選通信號（hào）；MF(F7.0)： 輔助功能選通信號；TF(F7.3)： 刀（dāo）具功能選通信號；MFIN(R450.1)：輔助（zhù）功能結束（shù）信號；TFIN(R450.2)：刀具功能結束信號；GR：齒輪檔。
SAR(G29.4) 主（zhǔ）軸速度到達（dá）信號。當主軸速度達到指定速度後（hòu）（主軸速度反饋裝置將實際主軸速度信息（xī）傳送（sòng）到CNC 中），係（xì）統輸出（CNC 至PMC）主軸速度（dù）達到信號F45.3=1（SARA），PMC 再根據接收的信號進行邏（luó）輯關係處理。參數（PARAM3708#0=1）時，該功（gōng）能有效。
從PMC 梯圖可以看出，在（zài）主軸速度沒有（yǒu）達到指令轉速（sù）時限（xiàn）製（zhì）機床在G01 方式運行，結合速度反饋結構，檢查（chá）速度反饋裝置，該車床的速度反饋是依賴於（yú）電機編碼（mǎ）器，將編碼（mǎ）器拆開後發現與電機相連接的（de）鍵脫落，這樣就導致（zhì）主軸正常旋轉，但編碼器反饋的速度值則為0。
圖（tú）1 CKS6163 梯形圖
通過工藝角度分（fèn）析此問題，發現G01 是“進給吃刀（dāo）”的過程，此時主軸一定是遵循S 指令旋轉的，假設由於主軸驅動環節出了故障（zhàng），主軸轉（zhuǎn）速會下降，那麽如果吃刀進給，則會給工件及機床造（zào）成嚴重損傷。因此（cǐ）係統提供了一個製約功能，當主軸速度設有達到指令轉速時，限製G01 方式進（jìn）給，但G0，JOG\REF 以及手輪方式不受此限製。
4.結論
剛（gāng）性攻絲時主軸（zhóu）的旋轉（zhuǎn）和進給軸進給之（zhī）間總是保（bǎo）持（chí）同步（bù）。也就（jiù）是說，在剛性攻絲時，主軸（zhóu）的旋轉不僅要實現速度控製，而且要實現位置的控製，從而實現高精高效的加工（gōng）要求。係統發出0 ～ ±10V 模擬（nǐ）電壓到變頻器（qì）的模擬接口，控（kòng）製模擬主軸的旋轉。位置（zhì）編碼器的使用是經濟型（xíng）數控車床實現（xiàn）剛性攻絲的必要條件，當然此功（gōng）能的實現還要對係（xì）統參數進行深（shēn）入了解，及PMC 程序的改編，此文意在對今後此（cǐ）類問題的研究（jiū）提供借鑒。
投稿（gǎo）箱：
如果您有機床行業、企業（yè）相關新聞稿件發表，或進行資（zī）訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵（yóu）箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機床行業、企業（yè）相關新聞稿件發表，或進行資（zī）訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵（yóu）箱：skjcsc@vip.sina.com
更多（duō）相關信息
業界視點
| 更（gèng）多
行業數據
| 更多
- 2024年11月 金（jīn）屬切削機床產量數據
- 2024年11月 分地區金屬切削機床產（chǎn）量數據
- 2024年11月 軸（zhóu）承出口情（qíng）況
- 2024年11月 基本型乘用車（轎車（chē））產量數據
- 2024年11月 新能源汽車（chē）產量數（shù）據
- 2024年11月 新能源汽車銷量（liàng）情況
- 2024年10月 新能（néng）源汽車產量數據
- 2024年10月 軸承出口情況
- 2024年10月 分地區金屬切削機床產量數（shù）據
- 2024年10月 金屬（shǔ）切削機床產量數據
- 2024年9月 新能源汽車銷量（liàng）情況
- 2024年8月 新能源汽車產量數（shù）據
- 2028年8月 基本型乘用車（轎車）產量數據