陳澤南

(廣東科達(dá)機(jī)電股份有限公司，廣東佛山528313)

國內(nèi)立式加工中心的圓盤式刀庫大多數(shù)采用普通異步電機(jī)控制刀盤旋轉(zhuǎn)，刀套計(jì)數(shù)采用接近開關(guān)。由于在加工環(huán)境比較惡劣的情況下，細(xì)微鐵屑 (粉末)、冷卻液粘附到接近開關(guān)感應(yīng)頭表面，引起接近開關(guān)感應(yīng)不良，在加工過程中執(zhí)行換刀命令時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)下面故障現(xiàn)象:(1)刀盤電機(jī)可能不停地旋轉(zhuǎn)，無法找到正確的刀具號(hào);(2)接近開關(guān)誤計(jì)數(shù)，引起刀套混亂，進(jìn)行刀具交換時(shí)易造成撞刀，輕則損壞刀夾，重則撞傷主軸單元。如果在設(shè)計(jì)圓盤式刀庫采用伺服電機(jī)代替異步電動(dòng)機(jī)，則不需要使用接近開關(guān)進(jìn)行刀套號(hào)計(jì)數(shù)，避免了因接近開關(guān)誤計(jì)數(shù)而造成撞刀事故，這無疑大大提高了刀具交換時(shí)的可靠性;相比普通異步電機(jī)，伺服電機(jī)動(dòng)態(tài)性能好，伺服速度快，縮短了非切削等待時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。三菱公司近年推出的新一代700系列的M730型數(shù)控系統(tǒng)，最多支持6根輔助軸，配用三菱MR-J2系列伺服驅(qū)動(dòng)器與HC-SF系列伺服電機(jī)，快速實(shí)現(xiàn)刀盤定位控制，電機(jī)編碼器采用絕對(duì)值型，自動(dòng)記憶各刀套號(hào)位置數(shù)據(jù)，并根據(jù)T 命令按最短路徑搜索刀套號(hào)。下面介紹M730數(shù)控裝置配以MR-J2系列伺服驅(qū)動(dòng)器及HC-SF系列伺服電機(jī)進(jìn)行刀庫刀盤的旋轉(zhuǎn)控制的原理及應(yīng)用。

圓盤式刀庫有24個(gè)刀套，如圖1所示;伺服驅(qū)動(dòng)器采用MR-J2-60CT;伺服電機(jī)采用HC-SF52BKS2，此伺服電機(jī)帶抱閘制動(dòng)器，非刀具搜索狀態(tài)下，抱閘制動(dòng)器失電，抱閘制動(dòng)器鎖緊，可防止刀盤位置在非平衡狀態(tài)下出現(xiàn)偏差;通過SH21 電纜將伺服驅(qū)動(dòng)器的CN1B接口與M730的SV1接口連接起來，通過PLC程序控制有關(guān)R寄存器的指令，以控制刀盤運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 伺服驅(qū)動(dòng)器控制參數(shù)的設(shè)定

首先，對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器以下控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)定:

(1)#50003 〔電機(jī)側(cè)齒數(shù)〕=1

(2)#50004 〔負(fù)載側(cè)齒數(shù)〕=81

(3)#50005 〔進(jìn)給導(dǎo)程〕=360

(4)#50100 〔工位數(shù)〕=24

(5)#50101 〔控制參數(shù)1〕=0200;Bit9=1，刀庫轉(zhuǎn)位按最短路徑選刀

(6)#50102 〔控制參數(shù)2〕=0084;Bit7=1，定義電機(jī)編碼器為絕對(duì)型

;Bit2=1，定義該軸為旋轉(zhuǎn)軸

從本文所得出的多元線性回歸模型中我們可以發(fā)現(xiàn)，河南省人口老齡化與城鎮(zhèn)化率、老齡人口撫養(yǎng)比和衛(wèi)生機(jī)構(gòu)數(shù)量高度相關(guān)。

(7)#50120 (絕對(duì)位置檢測參數(shù))=0004;Bit2=1，位置參考點(diǎn)初始化

(8)運(yùn)行參數(shù)設(shè)定

運(yùn)行參數(shù)有4組參數(shù)可供選擇(見表1)，參數(shù)組選擇由R9952的bit6、bit7 決定(見表2)。

表1 參數(shù)組

表2 參數(shù)組選擇

有關(guān)特性參數(shù)如速度環(huán)增益、位置環(huán)增益、負(fù)載慣量比無需手動(dòng)調(diào)整，刀盤運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，伺服驅(qū)動(dòng)器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，并保存這些最佳優(yōu)化參數(shù)。其他參數(shù)設(shè)置默認(rèn)值即可。

2 刀盤旋轉(zhuǎn)原理

當(dāng)?shù)侗P轉(zhuǎn)1個(gè)工位時(shí)，由(1) (2) (3) (4)參數(shù)可以計(jì)算伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)周數(shù)為:81×(1/24)=3.375周，如果刀庫當(dāng)前刀袋號(hào)為刀袋#1，MDI模式執(zhí)行T23指令時(shí)(如圖1所示)，按最短路徑選刀，刀庫反轉(zhuǎn)2個(gè)工位即可，伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)周數(shù)為:3.375×2=6.75 周。執(zhí)行T 命令時(shí)，CNC 按最短路徑搜索目標(biāo)位置，自動(dòng)選擇電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，自動(dòng)計(jì)算旋轉(zhuǎn)周數(shù)。

圖1 刀盤示意圖

3 有關(guān)M730的R寄存器的控制命令

有關(guān)M730的R寄存器的控制命令的含義見表3與表4。

表3 R寄存器及指令(CNC→SERVO AMPLIFIER)

4 有關(guān)控制命令設(shè)定

有關(guān)控制命令設(shè)定如圖2所示。

圖2 有關(guān)控制命令的設(shè)定

表5 M寄存器指令

上接表5

5 刀盤運(yùn)動(dòng)控制

5.1 刀盤原點(diǎn)初始化

刀盤運(yùn)動(dòng)之前必須進(jìn)行刀盤原點(diǎn)初始化。如圖3所示，接通PLC開關(guān)1，系統(tǒng)默認(rèn)當(dāng)前刀套號(hào)為刀套#1，原點(diǎn)初始化完成，關(guān)閉PLC開關(guān)1;如果當(dāng)前刀套號(hào)不是實(shí)際刀套#1，在手動(dòng)模式將實(shí)際刀套#1 轉(zhuǎn)到當(dāng)前位置，再進(jìn)行原點(diǎn)初始化。

圖3 刀庫初始位置設(shè)定

5.2 刀盤運(yùn)行控制

刀盤原點(diǎn)初始化完成之后，刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)要滿足下面條件:

(1)有模式選擇(M2007、M2008、M2009、M2010、M2015之一為ON);

(2)伺服打開(M2000為ON)，之后電機(jī)抱閘打開;

(3)互鎖信號(hào)打開(M2004、M2005為ON);

(4)有運(yùn)行參數(shù)組選擇(由M2026、M2027組合決定);

(5)有運(yùn)行啟動(dòng)信號(hào)(M2020為ON)。

編程方法與NC軸類似，這里不作贅述。

6 結(jié)束語

實(shí)踐證明:圓盤式刀庫采用伺服電機(jī)替代異步電機(jī)控制刀盤運(yùn)動(dòng)，無需機(jī)械式開關(guān)或金屬接近開關(guān)作刀套計(jì)數(shù)之用，運(yùn)轉(zhuǎn)定位速度準(zhǔn)、快，極大地提高了刀具交換的可靠性和效率。