A510在數控車(chē)床主軸定位上的應用

一.概述

加工工件或加工刀具、夾具在每次加工結束后，必須處于規定的方位上時(shí)就要使用主軸定位機構。傳統的主軸自動(dòng)定位機構常采用電氣減速機械定位方式，即主軸在加工結束后先制動(dòng)停止，再設法使主軸慢轉讓機械設備（如定位鉤機構）來(lái)準確定位。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。這樣雖然也能實(shí)現主軸定位，但使電機工作于較惡劣的情形下或增加了輔助設備。

隨著(zhù)變頻調速技術(shù)在機械加工設備中的廣泛應用，在主軸使用變頻調速來(lái)實(shí)現無(wú)級變速的場(chǎng)合，如果主軸具有定位要求則可充分利用變頻調速的優(yōu)勢方便地實(shí)現主軸定位。

二．A510應用與主軸定位

1.主要技術(shù)規格

（1）    編碼器

A：編碼器可選擇線(xiàn)驅動(dòng)、開(kāi)集電極、推挽式；

B編碼器分辨率：開(kāi)集電集、推挽式編碼器最多允許100KHz的脈沖回饋，以4極電機（額定轉速接近1500rpm）為例，最多允許4000線(xiàn)以下分辨率；  線(xiàn)驅動(dòng)：允許規格為開(kāi)集電集的3倍，即12000線(xiàn)分辨率以下；

（2）PG回授擴展卡規格

A：開(kāi)集電集PG-O：內置+5V/+12V電源，最高接收/發(fā)送100KHz脈沖信號；

B：線(xiàn)驅動(dòng)（差分）PG-L：內置+5V/+12V電源，最高接收/發(fā)送300KHz脈沖信號；

C：同步電機PG-PM：內置+5V/+12V電源，最高接收/發(fā)送300KHz脈沖信號；

（3）定位精度

定位誤差+/-1個(gè)脈沖以?xún)?，且不存在累計誤差問(wèn)題。

2.注意事項說(shuō)明

（1）使用主軸定位/轉矩控制功能要求電機或主軸必須加裝編碼器，編碼器規格需符合上述要求；

（2）編碼器至PG卡之信號線(xiàn)須使用屏蔽線(xiàn)，屏蔽層可靠接地，編碼器回授信號是主軸定位成功的關(guān)鍵；

（3）變頻器必須配置PG回授擴展卡，PG卡共3中型號，請根據編碼器種類(lèi)進(jìn)行匹配：JN5-PG-O：開(kāi)集電極型；JN5-PG-L：線(xiàn)驅動(dòng)（差分）型；JN5-PG-PM：同步電機專(zhuān)用型；如PG卡與編碼器類(lèi)型不匹配則無(wú)法使用。

(4)電機U、V、W必須與變頻器輸出端U、V、W一一對應接線(xiàn)，不可隨意調換相序，否則電機會(huì )震動(dòng)且無(wú)法使用此功能；

(5)若編碼器與電機不是一體安裝，例如編碼器安裝于主軸上，需要根據電機軸與主軸間的減速比計算出電機旋轉一圈主軸所轉動(dòng)的角度，以此確定變頻器中“編碼器脈波數”的設定。例如，減速比1:2，編碼器1024線(xiàn)，則，變頻器中實(shí)際設定的“編碼器脈波數”應為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00-00=3.

3.定位功能主要參數設置及配線(xiàn)

(1)馬達自學(xué)習

參數代碼	建議設定值	參數說(shuō)明
00-00	3	SV矢量模式
17-00	0或1	動(dòng)態(tài)自學(xué)習 或 靜態(tài)自學(xué)習
17-01	馬達銘牌	馬達額定功率
17-02	馬達銘牌	馬達額定電流
17-03	馬達銘牌	馬達額定電壓
17-04	馬達銘牌	馬達額定頻率
17-05	馬達銘牌	馬達額定轉速
17-06	馬達銘牌	馬達極數
17-07	編碼器規格	編碼器脈波數
17-08=350	低于電源電壓30V	馬達無(wú)載電壓
17-09	馬達額定電流的1/3	馬達無(wú)載電流（僅靜態(tài)自學(xué)習需要設定此參數）
17-10	1	自學(xué)習使能
17-10設置為1后，進(jìn)入自學(xué)習畫(huà)面，按面板“RUN”鍵開(kāi)始自學(xué)習，自學(xué)習成功后面板顯示“AtEnd”，此時(shí)按“DSP”返回。若自學(xué)習失敗，則顯示“AtErr”，此時(shí)需檢查參數設置及接線(xiàn)是否無(wú)誤。

(2)其他主要參數

參數代碼	建議設定值	參數說(shuō)明
00-14	依需求設定	加速時(shí)間
00-15	依需求設定	減速時(shí)間
01-08	5Hz	定位起始頻率
03-02~04	2~4	多段速/多點(diǎn)定位之位元
03-05	46	S6端子：零伺服功能
03-06	51	S7端子：多段速/多點(diǎn)定位切換
03-07	52	S8端子：內部位置命令使能
07-09	1	自由停車(chē)
20-00	8左右	ASR比例增益1
20-02	8左右	ASR比例增益2
21-09	10Hz左右	定位最高頻率
21-42	3	定位模式：Z相零點(diǎn)定位
21-43	依需求	定位偏置脈沖數

(3)接線(xiàn)圖示例

說(shuō)明：下圖為使用多點(diǎn)定位功能之接線(xiàn)圖，如僅需要單點(diǎn)定位，則S3~S5，S7，S8均不需接線(xiàn)

                       

4.控制流程

（1）    單獨零伺服---單點(diǎn)定位時(shí)：運行狀態(tài)下（S1或S2導通時(shí)），導通S6（零伺服）即會(huì )開(kāi)始減速，減速至01-08所設頻率時(shí)進(jìn)入定位模式，并開(kāi)始尋找Z相原點(diǎn)（定位過(guò)程運轉速度由21-09設定），一圈內定位完成；

（2）    多點(diǎn)定位時(shí)：運行狀態(tài)下（S1或S2導通），同時(shí)導通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(kāi)始減速，減速至01-08所設頻率時(shí)進(jìn)入定位模式，并開(kāi)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)內部位置，相應的內部位置定位圈數和脈波數由參數21-10~21-41決定，最多可定位16個(gè)點(diǎn)。

三．結語(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，提高了定位平穩性。實(shí)際系統使用、運行結果表明該方法既滿(mǎn)足了生產(chǎn)工藝要求又簡(jiǎn)化了設備結構及控制過(guò)程，方便實(shí)用，運行可靠。