【導(dǎo)讀】采用數(shù)控裝置和伺服裝置，對(duì)CA6140車床進(jìn)行數(shù)控化改造。要求能進(jìn)行車削數(shù)控加工，達(dá)到或超過。原車削加工性能。數(shù)控裝置、伺服裝置選擇合理，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠，保護(hù)措施完備。CA6140車床控制要求、電氣原理圖及相關(guān)參數(shù)；數(shù)控裝置型號(hào)規(guī)格參數(shù)；伺服裝置型號(hào)規(guī)格參數(shù)；姜德希編²機(jī)床電氣線路圖冊(cè)²北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，經(jīng)過分析、比較、計(jì)算，確定改造總體方案。1周完成進(jìn)給、主軸傳動(dòng)系統(tǒng)改造圖。0．5周完成伺服系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)，并完成伺服系統(tǒng)控制原理圖。72周編寫設(shè)計(jì)說明書。81周畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯。伺服系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)；數(shù)控裝置選型；電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；機(jī)床安裝與調(diào)試設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 0)直徑 /半徑編程、公制 /英制編程、每分鐘進(jìn)給 /每轉(zhuǎn)進(jìn)給、快速修調(diào)、進(jìn)給修調(diào)、主軸修調(diào)倍率 系統(tǒng)參數(shù) 系統(tǒng)參數(shù)如下表 51 表 51 系統(tǒng)參數(shù) 參數(shù)號(hào) 參數(shù)定義 單位 初始值 范圍 P01 Z軸正限位值 毫米 0～ P02 Z軸負(fù)限位值 毫米 ～ 0 P03 X軸正限位值 毫米 0～ P04 X軸負(fù)限位值 毫米 ～ 0 P05 Z軸最快速度值 毫米 6000 0～ 15000 P06 X軸最快速度值 毫米 6000 0～ 15000 湖 南 鐵 道 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE 第 22 頁 伺服驅(qū)動(dòng) 驅(qū)動(dòng)器 在這里我采用和華中數(shù)控系統(tǒng)匹配的驅(qū)動(dòng)器 HSV160B ， HSV160B是采用專用運(yùn)動(dòng)控制數(shù)字信號(hào)處理器（ DSP）和智能化功率模塊（ IPM）等當(dāng)今最新技術(shù)設(shè)計(jì)，操作簡(jiǎn)單、可靠性高、體積小巧、易于安裝。 驅(qū)動(dòng)器的示意圖如 53所示： 圖 53 HSV106B驅(qū)動(dòng)器 HSV160B驅(qū)動(dòng)器的相關(guān)參數(shù)如表 52： 表 52 P07 Z軸反向間隙 毫米 0～ P08 X軸反向間隙 毫米 0～ P09 主軸低檔轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn) /分 1500 0～ 6000 P10 主軸高檔轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn) /分 3000 0～ 6000 P11 位參數(shù) 1 00000000 0～ 11111111 P12 位參數(shù) 2 00000000 0～ 11111111 P13 最大刀位數(shù) 4 1～ 4 P14 刀架反轉(zhuǎn)時(shí)間 10 ～ P15 M代碼時(shí)間 10 ～ P16 主軸制動(dòng)時(shí)間 10 ～ P17 Z軸最低起始速度 毫米 /分 50 8～ 1000 P18 X軸最低起始速度 毫米 /分 50 8～ 1000 P19 Z軸加速時(shí)間 毫秒 600 8～ 9999 P20 X軸加速時(shí)間 毫秒 600 8～ 9999 P21 切削進(jìn)給起始速度 毫米 /分 50 8～ 6000 P22 切削進(jìn)給加減速時(shí)間 毫秒 600 8～ 9999 P23 順序號(hào)間距 10 1～ 255 P24 主軸中檔轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn) /分 2020 0～ 6000 P25 位參數(shù) 3 00000000 0～ 11111111 湖 南 鐵 道 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE 第 23 頁 輸入電源 三相 AC220V （ 15～ +10% 50/60Hz） 使用 環(huán)境 溫度 工作： 0～ 55℃ 存貯： 20℃～ 80℃ 濕度 濕度 小于 90%（無結(jié)露） 振動(dòng) 小于 ()， 10～ 60Hz（非連續(xù)運(yùn)行） 控制方法 位置控制 速度控制 內(nèi)部速度控制運(yùn)行 JOG運(yùn)行 再生制動(dòng) 內(nèi)置 外接 制動(dòng)電阻連接與選用 特性 速度頻率響應(yīng) 300Hz或更高 速度波動(dòng)率 ＜177。 (負(fù)載 0～ 100%)。＜177。 (電源 15～ +10%) 調(diào)速比 20200:1 脈沖頻率 ≤ 500kHz 控制輸入 ①伺服使能 ②報(bào)警清除③偏差計(jì)數(shù)器清零④指令脈沖禁 止⑤ CCW 驅(qū)動(dòng)禁止⑥ CW 驅(qū)動(dòng)禁止 控制輸出 ①伺服準(zhǔn)備好輸出 ②伺服報(bào)警輸出 ③定位完成輸出 /速 度到達(dá)輸出 位置控制 輸入方式 ①兩相 A/B 正交脈沖②脈沖 +方向③ CCW 脈沖 /CW 脈沖 電子齒輪 1～ 32767/1～ 32767 反饋脈沖 電機(jī)編碼器線數(shù)： 1024 Pusle/r、 2020 Pusle/r、 2500 Pusle/r、 6000 Pusle/r 加減速功能 參數(shù)設(shè)置 1～ 10000ms(0~2020r/min 或 2020~0r/min) 監(jiān)視功能 轉(zhuǎn)速、當(dāng)前位置、指令脈沖積累、位置偏差、電機(jī)轉(zhuǎn)矩、 電機(jī)電流、轉(zhuǎn)子位置、指令脈沖頻率、運(yùn)行狀態(tài)、輸入輸 出端子信號(hào)等 保護(hù)功能 超速、主電源過壓、欠壓、過流、過載、制動(dòng)異常、編碼 器異常、控制電源欠壓、過熱、位置超差等 操作 6 位 LED 數(shù)碼管、 5 個(gè)按鍵 湖 南 鐵 道 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE 第 24 頁 適用負(fù)載慣量 小于電機(jī)慣量的 5 倍 伺服電機(jī) 伺服 電機(jī) 在對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的改造，我選擇了與華中數(shù)控系統(tǒng) HNC21T及驅(qū)動(dòng)器 HSV160B匹配的 登奇 GK6023交流永磁伺服電機(jī)。關(guān)于 登奇 GK6023交流永磁伺服電機(jī)參數(shù)如下表 61所示： 表 61 型號(hào) 登奇 GK60238AF31 額定功率 （ kW） 額定電壓 220（ V） 轉(zhuǎn)速范圍 01500r/min 縱向伺服電機(jī) 900r/min 橫向伺服電機(jī) 1200r/min 控制伺服電動(dòng)機(jī)的工作連接圖，如圖 65所示： 圖 65 工作步驟方框圖 伺 服電機(jī)與系統(tǒng)的連接 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置與 華中 HNC21世紀(jì)星數(shù)控裝置是通過 XS30～ XS33脈沖接口控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器裝置，在這里采用伺服電機(jī)（ 登奇 GK6023）、 驅(qū)動(dòng)器（ HSV160B）與數(shù)控系統(tǒng) （ HNC21T）連接。 伺服調(diào)試 1）再次確認(rèn) PLC 對(duì)伺服部分的控制邏輯主要包括上電使能禁止和電路準(zhǔn)確無誤 2）松開急停按鈕使中間繼電器 KA 通電見 節(jié)接通伺服動(dòng)力電源 3）檢查抱閘電機(jī)的抱閘已經(jīng)打開可測(cè)量抱閘控制電源 DC24V 或在系統(tǒng)通電時(shí)刻仔細(xì)聆聽抱閘打開時(shí)發(fā)出的噠聲來判斷抱閘是否打開 4）若伺服驅(qū)動(dòng)器帶有手持編程器可用該手持編程器直接控制電機(jī)運(yùn)行以檢驗(yàn)伺服與電機(jī)連接的正確性 5）將逐個(gè)軸的軸類型設(shè)為 1 使數(shù)控裝置對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器的控制使能有效逐步調(diào)試各進(jìn)給軸的伺服驅(qū)動(dòng)器及電機(jī) 6）所有進(jìn)給軸調(diào)試好后可檢查各軸的回參考點(diǎn)功能 湖 南 鐵 道 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE 第 25 頁 第 6 章 機(jī)床的安裝與調(diào)試 數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試 參數(shù)設(shè)置 HNC21 數(shù)控裝置通電后經(jīng)自檢進(jìn)入主控制畫面進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置菜單請(qǐng)對(duì)照現(xiàn)場(chǎng)硬件檢查系統(tǒng)參數(shù)是否正確建議按以下順序核查設(shè)置參數(shù)（帶 *號(hào)項(xiàng)是用戶可隨機(jī)調(diào)整項(xiàng)） 表 61系統(tǒng) 參數(shù) 參數(shù)名 值 說明 差補(bǔ)周期 8 差補(bǔ)周期為 8毫秒 刀具壽命管理 0 刀具壽命管理禁止 移動(dòng)軸脈沖當(dāng)量分母 1 移動(dòng)軸內(nèi)部脈沖當(dāng)量為 1微米 旋轉(zhuǎn)軸脈沖當(dāng)量分母 1 旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)部脈沖當(dāng)量為 表 62 通道參數(shù) 參數(shù)名 值 說明 通道使能 1 “ 0通道”使能 X軸軸號(hào) 0 X軸部件號(hào) Z軸軸號(hào) 2 Z軸部件號(hào) 主軸編碼器部件號(hào) 1或 23 根據(jù)實(shí)際設(shè)定 主軸編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù) 0 根據(jù)實(shí)際設(shè)定 湖 南 鐵 道 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE 第 26 頁 移動(dòng)軸拐角誤差 1000 禁止更改 旋轉(zhuǎn)軸拐角誤差 1000 禁止更改 通道內(nèi) 部參數(shù) 0 禁止更改 注 : 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置選 0 通道 其余通道不用 . 表 63 坐標(biāo)軸參數(shù) 參數(shù)名 值 軸 0 軸 1 軸名 X Z 所屬通道號(hào) 0 軸類型 0 0 外部脈沖當(dāng)量分子 1 外部脈沖當(dāng)量分母 1 正軟極限位置 * 2020000 負(fù)軟極限位置 * 2020000 回參考點(diǎn)方式 2 回參考點(diǎn)方向 + 參考點(diǎn)位置 0 參考點(diǎn)開關(guān)偏差 0 回參考點(diǎn)快移速度 500 回參考點(diǎn)定位速度 200 單向定位偏移值 1000 最高快移速度 * 1000 最高加工速度 * 500 快 移加減速時(shí)間常數(shù) 100 快移加減速捷度時(shí)間常數(shù) 60 加工加減速時(shí)間常數(shù) 100 加工加減速捷度時(shí)間常數(shù) 60 定位允差 20 伺服驅(qū)動(dòng)器 型號(hào) 串行接口式 49 脈沖接口式 45 模擬接口式 41 伺服驅(qū)動(dòng)器部件號(hào) 0 1 位置環(huán)開環(huán)增益 3000 位置環(huán)前饋系數(shù) 0 速度環(huán)比例系數(shù) 2020 速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù) 100 最大力矩值 150 額定力矩值 100 最大跟蹤誤差 12020 電機(jī)每轉(zhuǎn)脈沖數(shù) 2500 湖 南 鐵 道 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE 第 27 頁 表 64 軸補(bǔ)償參數(shù) 參數(shù)名 值 X軸 Z軸 反 向間隙 * 0 螺補(bǔ)類型 0 表 65 硬件配置參數(shù) 參數(shù)名 型號(hào) 標(biāo)識(shí) 地址 配置 [0] 配置 [1] 部件 0 5301 串行式 49 伺服電機(jī) 46 脈沖式 45 模擬式 41/42 0 0 0 部件 1 1 0 部件 2 2 0 部件 3 3 0 部件 20 13 0 0 部件 21 13 1 0 部件 22 15 4 0 部件 23 32 4 0 部件 24 31 5 0 表 66 PMC 系統(tǒng)參數(shù) 參數(shù)名 值 備注 開關(guān)量輸入總組數(shù) 46 開關(guān)量輸出總 組數(shù) 38 輸入模塊 0 部件號(hào) 21 外部輸入開關(guān)量 組數(shù) 30 輸入模塊 1 部件號(hào) 20 編程鍵盤與機(jī)床操作面 板輸入開關(guān)量 組數(shù) 16 輸入模塊 N 部件號(hào) 1 N=27 組數(shù) 0 輸出模塊 0部件號(hào) 21 外部輸出開關(guān)量 組數(shù) 28 輸出模塊 1部件號(hào) 22 主軸 D/A 對(duì)應(yīng)數(shù)字量 組數(shù) 2 輸出模塊 2部件號(hào) 20 輸出到編程鍵盤與機(jī)床 操作面板開關(guān)量 組數(shù) 8 輸出模塊 N部件號(hào) 1 N=37 組數(shù) 0 手持單元 0部件號(hào) 24 湖 南 鐵 道 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE 第 28 頁 外部狀 態(tài)檢查 開關(guān)量輸入輸出狀態(tài)的顯示 通過查看 PLC 狀態(tài)用戶可以檢查機(jī)床輸入輸出開關(guān)量信號(hào)的狀態(tài)（ X、 Z） 另外用戶還通過查看 PLC 編程用的中間繼電器（ R 繼電器不是指控制柜中的實(shí)際繼電器）的狀態(tài)信息調(diào)試 PLC程序。在圖 71 所示的主操作界面下按 F5 鍵進(jìn)入 PLC 功能子菜單命令行與菜單條的顯示如圖 61所示： 圖 61 主控菜單 圖 62 PLC 功能子菜單 在 PLC 功能子菜單中選擇 F4 ，彈出狀態(tài)選擇子菜單如圖 63 所示在狀態(tài)選擇子菜單中可以用鍵選擇要查看的狀態(tài)例如按 F1 ，選擇機(jī) 床輸入到 PMC X 則顯示如圖 64 所示的輸入點(diǎn)狀態(tài)窗口。 X、 Z 默認(rèn)為二進(jìn)制顯示每 8位一組每一位代表外部一位開關(guān)量輸入或輸出信號(hào)例如通常 湖 南 鐵 道 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE 第 29 頁 X[00]的 8 位數(shù)字量從右往左依次代表開關(guān)量輸入的 I0— I7 X[01]代表開關(guān)量輸入的I8— I15 以此類推，同樣 Z[00]即通常代表開關(guān)量輸出的 O0— O7 Z[01]代表開關(guān)量輸出的O8— O15 以此類推。 圖 63 PLC 功能子菜單與狀態(tài)選擇子菜單 圖 64 伺服電機(jī)安裝調(diào)試 伺服 電動(dòng)機(jī) 伺服電動(dòng)機(jī)的連接如圖 65所示： 湖 南 鐵 道 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE 第 30 頁 圖 65 工作步驟方框圖 伺服電機(jī)與絲桿的連接使用 彈性聯(lián)軸器 如圖 66所示 圖