多挡位数控车床变频主轴定位准停功能改造.docx

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1、Ol序言在经济型普通数控车床中，应用最广的是高低两挡数控车床。这种数控车床通过主轴箱进行换挡变速，同时配有变频调速电动机，实现主轴在较宽的转速范围内无级调速，这样既可以进行高挡位的高速切削，又可以在低挡位进行大转矩切削。随着日益复杂的工件加工要求和机器人上下料的普及，用户希望这类车床可以实现主轴随时定位准确停止。但是由于主轴变频器调速常为开环控制，无法实现主轴在每个挡位上准确定向停止。当前，普通数控车床配合机械手自动化上下料加工比较多，尤其是遇到有位置加工要求的工件时，手动或点动旋转主轴至特定位置等操作都存在不足。而采用伺服主轴控制，机床的价格成本比较高，因此采用得比较少。为此，结合高低挡位数

2、控车床的结构特点，提出了一种变频主轴定位停止的控制方法。该方法是在原机床的基础上，不需要更换高挡变频器和更昂贵的伺服系统，进行电气控制修改和P1.C控制增加，修改变频器参数，就可以使机床在不同挡位都可实现定位停止。02控制模式改造以经济型车床C1.K6140D/2高低二挡数控车床为例，变频器为E58O系列矢量型通用变频器。原机床的控制模式如图1所示。OoaooOooOoaooOoaOaaooOaaOooooOoaOaoooOooOooOaaOoo00OaaOoo000数控系统模拟电乐电动机匕轴变速箱图1原机床的控制模式图1所示的控制方式为开环控制，数控系统将不同速度的指令转化成不同大小的模拟电

3、压指令给变频器，变频器输出不同的频率使电动机进行相应速度指令的旋转。为实现主轴定位停止，从电气控制上进行创新设计，增加通用型可编程控制器、PG卡及继电器。改造后加入定位停止的控制模式，如图2所示。0000OOOOoo00Ooo00OooOao00图2改造后的控制模式OooooOooooOoooo在图2中，数控系统输出高低挡定位信号（KA3、KA4闭合）给可编程控制器，经过控制器内部P1.C处理，将各个参数信号赋予变频器，变频器控制电动机停止。同时，编码器会将主轴停止位置反馈给变频器，PG卡将位置反馈给数控系统，形成闭环矢量控制方式。可编程控制器作为中间通信模块，在变频器与数控系统之间架起换挡、

4、定位停止的桥梁，进行变频器内部参数的改变，无需进行大量的P1.e程序设计。03电气控制原理变频器增加定位停止的电气原理如图3所示。断路器QF控制变频器及电动机电源，数控系统输出的主轴转速模拟量信号SVCxAGND接入变频器AllxGND端子，通过改变变频器频率，主轴电动机以不同转速旋转。数控系统中的P1.C程序控制继电器KAI、KA2的线圈接通，使主轴正、反转。变频器发生故障，TA、TB端子输出报警。为使主轴定位停止，增加KA3、KA4两个继电器控制高低挡的定位。l+l-II1.lN画485逑用“可娟程控制器EloVIlXOIXnIroMtYOICMDll变舞器报警E轴埃科器Vd一一aAIlG

5、ND图3中KAI、KA2常开点分别控制主轴正转、反转，KA3为挡位切换控制，KA4为主轴定位停止控制。该控制电路默认为在高挡加工时进行定位停止，当需切换为低挡进行定位时，继电器KA3常开点闭合。无论在哪个挡位都需执行定位停止指令M26,数控系统输出信号，KA4常开点闭合，执行定位停止取消指令M27zKA4断开。04P1.C改造具体操作如下。机床在高挡执行M42加工时，程序中输入M26定位停止指令，数控系统P1.C输出，KA4常开点闭合，可编程控制器与变频器通信，主轴执行定位停止。当机床在低挡执行M41加工时，数控系统P1.C输出,KA3、KA4常开点闭合，可编程控制器与变频器通信，主轴执行定位停止。980TDC系统P1.C程序截取部分程序如图4所示，其中Y3.3控制KA3线圈，低挡选择时执行；Y07控制KA4线圈，执行M26定向选择、M27定向取消。该控制方法适用于车床变频主轴的定位停止功能改造，在满足加工要求的基础上，无需淘汰原机床，也无需做大型改造，即可降低企业的改造成本。多挡位数控车床变频主轴定位准停功能的改造，不仅使机床在不同挡位都可实现定位准停，而且可供广大机械加工企业参考使用。