A510在數(shù)控車床主軸定位上的應(yīng)用
一.概述
加工工件或加工刀具、夾具在每次加工結(jié)束后，必須處于規(guī)定的方位上時(shí)就要使用主軸定位機(jī)構(gòu)。傳統(tǒng)的主軸自動(dòng)定位機(jī)構(gòu)常采用電氣減速機(jī)械定位方式，即主軸在加工結(jié)束后先制動(dòng)停止，再設(shè)法使主軸慢轉(zhuǎn)讓機(jī)械設(shè)備（如定位鉤機(jī)構(gòu)）來(lái)準(zhǔn)確定位。主軸制動(dòng)過(guò)程的速度通常處于失控狀態(tài)且有可能帶來(lái)較大的電流沖擊，其慢轉(zhuǎn)一般工作在“半制動(dòng)”狀態(tài)（通常為同時(shí)通以交、直流電）或增加使用定位電機(jī)。這樣雖然也能實(shí)現(xiàn)主軸定位，但使電機(jī)工作于較惡劣的情形下或增加了輔助設(shè)備。
隨著變頻調(diào)速技術(shù)在機(jī)械加工設(shè)備中的廣泛應(yīng)用，在主軸使用變頻調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的場(chǎng)合，如果主軸具有定位要求則可充分利用變頻調(diào)速的優(yōu)勢(shì)方便地實(shí)現(xiàn)主軸定位。
二．A510應(yīng)用與主軸定位
1.主要技術(shù)規(guī)格
（1） 編碼器
A：編碼器可選擇線驅(qū)動(dòng)、開集電極、推挽式；
B編碼器分辨率：開集電集、推挽式編碼器最多允許100KHz的脈沖回饋，以4極電機(jī)（額定轉(zhuǎn)速接近1500rpm）為例，最多允許4000線以下分辨率； 線驅(qū)動(dòng)：允許規(guī)格為開集電集的3倍，即12000線分辨率以下；
（2）PG回授擴(kuò)展卡規(guī)格
A：開集電集PG-O：內(nèi)置+5V/+12V電源，最高接收/發(fā)送100KHz脈沖信號(hào)；
B：線驅(qū)動(dòng)（差分）PG-L：內(nèi)置+5V/+12V電源，最高接收/發(fā)送300KHz脈沖信號(hào)；
C：同步電機(jī)PG-PM：內(nèi)置+5V/+12V電源，最高接收/發(fā)送300KHz脈沖信號(hào)；
（3）定位精度
定位誤差+/-1個(gè)脈沖以內(nèi)，且不存在累計(jì)誤差問題。
2.注意事項(xiàng)說(shuō)明
（1）使用主軸定位/轉(zhuǎn)矩控制功能要求電機(jī)或主軸必須加裝編碼器，編碼器規(guī)格需符合上述要求；
（2）編碼器至PG卡之信號(hào)線須使用屏蔽線，屏蔽層可靠接地，編碼器回授信號(hào)是主軸定位成功的關(guān)鍵；
（3）變頻器必須配置PG回授擴(kuò)展卡，PG卡共3中型號(hào)，請(qǐng)根據(jù)編碼器種類進(jìn)行匹配：JN5-PG-O：開集電極型；JN5-PG-L：線驅(qū)動(dòng)（差分）型；JN5-PG-PM：同步電機(jī)專用型；如PG卡與編碼器類型不匹配則無(wú)法使用。
(4)電機(jī)U、V、W必須與變頻器輸出端U、V、W一一對(duì)應(yīng)接線，不可隨意調(diào)換相序，否則電機(jī)會(huì)震動(dòng)且無(wú)法使用此功能；
(5)若編碼器與電機(jī)不是一體安裝，例如編碼器安裝于主軸上，需要根據(jù)電機(jī)軸與主軸間的減速比計(jì)算出電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈主軸所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，以此確定變頻器中“編碼器脈波數(shù)”的設(shè)定。例如，減速比1:2，編碼器1024線，則，變頻器中實(shí)際設(shè)定的“編碼器脈波數(shù)”應(yīng)為512；同時(shí)，以此確定PG輸出齒輪比：20-30,20-31；
(6)變頻器必須使用SV矢量模式，即參數(shù)00-00=3.
3.定位功能主要參數(shù)設(shè)置及配線
(1)馬達(dá)自學(xué)習(xí)
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參數(shù)代碼 |
建議設(shè)定值 |
參數(shù)說(shuō)明 |
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00-00 |
3 |
SV矢量模式 |
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17-00 |
0或1 |
動(dòng)態(tài)自學(xué)習(xí) 或 靜態(tài)自學(xué)習(xí) |
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17-01 |
馬達(dá)銘牌 |
馬達(dá)額定功率 |
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17-02 |
馬達(dá)銘牌 |
馬達(dá)額定電流 |
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17-03 |
馬達(dá)銘牌 |
馬達(dá)額定電壓 |
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17-04 |
馬達(dá)銘牌 |
馬達(dá)額定頻率 |
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17-05 |
馬達(dá)銘牌 |
馬達(dá)額定轉(zhuǎn)速 |
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17-06 |
馬達(dá)銘牌 |
馬達(dá)極數(shù) |
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17-07 |
編碼器規(guī)格 |
編碼器脈波數(shù) |
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17-08=350 |
低于電源電壓30V |
馬達(dá)無(wú)載電壓 |
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17-09 |
馬達(dá)額定電流的1/3 |
馬達(dá)無(wú)載電流（僅靜態(tài)自學(xué)習(xí)需要設(shè)定此參數(shù)） |
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17-10 |
1 |
自學(xué)習(xí)使能 |
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17-10設(shè)置為1后，進(jìn)入自學(xué)習(xí)畫面，按面板“RUN”鍵開始自學(xué)習(xí)，自學(xué)習(xí)成功后面板顯示“AtEnd”，此時(shí)按“DSP”返回。若自學(xué)習(xí)失敗，則顯示“AtErr”，此時(shí)需檢查參數(shù)設(shè)置及接線是否無(wú)誤。 |
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(2)其他主要參數(shù)
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參數(shù)代碼 |
建議設(shè)定值 |
參數(shù)說(shuō)明 |
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00-14 |
依需求設(shè)定 |
加速時(shí)間 |
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00-15 |
依需求設(shè)定 |
減速時(shí)間 |
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01-08 |
5Hz |
定位起始頻率 |
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03-02~04 |
2~4 |
多段速/多點(diǎn)定位之位元 |
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03-05 |
46 |
S6端子：零伺服功能 |
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03-06 |
51 |
S7端子：多段速/多點(diǎn)定位切換 |
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03-07 |
52 |
S8端子：內(nèi)部位置命令使能 |
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07-09 |
1 |
自由停車 |
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20-00 |
8左右 |
ASR比例增益1 |
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20-02 |
8左右 |
ASR比例增益2 |
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21-09 |
10Hz左右 |
定位最高頻率 |
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21-42 |
3 |
定位模式：Z相零點(diǎn)定位 |
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21-43 |
依需求 |
定位偏置脈沖數(shù) |
(3)接線圖示例
說(shuō)明：下圖為使用多點(diǎn)定位功能之接線圖，如僅需要單點(diǎn)定位，則S3~S5，S7，S8均不需接線
4.控制流程
（1） 單獨(dú)零伺服---單點(diǎn)定位時(shí)：運(yùn)行狀態(tài)下（S1或S2導(dǎo)通時(shí)），導(dǎo)通S6（零伺服）即會(huì)開始減速，減速至01-08所設(shè)頻率時(shí)進(jìn)入定位模式，并開始尋找Z相原點(diǎn)（定位過(guò)程運(yùn)轉(zhuǎn)速度由21-09設(shè)定），一圈內(nèi)定位完成；
（2） 多點(diǎn)定位時(shí)：運(yùn)行狀態(tài)下（S1或S2導(dǎo)通），同時(shí)導(dǎo)通S6（零伺服）、S7（多段速/多點(diǎn)定位切換）、S8（多點(diǎn)定位使能）即會(huì)開始減速，減速至01-08所設(shè)頻率時(shí)進(jìn)入定位模式，并開始尋找定位點(diǎn)，由S3~S5等多點(diǎn)定位位元按二進(jìn)制方式組合決定定位至第幾個(gè)內(nèi)部位置，相應(yīng)的內(nèi)部位置定位圈數(shù)和脈波數(shù)由參數(shù)21-10~21-41決定，最多可定位16個(gè)點(diǎn)。
三．結(jié)語(yǔ)
使用A510自帶主軸定位功能的主軸定位控制方法，從實(shí)例計(jì)算可以看出大大減少了輔助工時(shí)，提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)，減少了定位時(shí)的沖擊，提高了定位平穩(wěn)性。實(shí)際系統(tǒng)使用、運(yùn)行結(jié)果表明該方法既滿足了生產(chǎn)工藝要求又簡(jiǎn)化了設(shè)備結(jié)構(gòu)及控制過(guò)程，方便實(shí)用，運(yùn)行可靠。