【導讀】采用數控裝置和伺服裝置，對CA6140車床進行數控化改造。要求能進行車削數控加工，達到或超過。原車削加工性能。數控裝置、伺服裝置選擇合理，控制系統(tǒng)設計簡單可靠，保護措施完備。CA6140車床控制要求、電氣原理圖及相關參數；數控裝置型號規(guī)格參數；伺服裝置型號規(guī)格參數；姜德希編²機床電氣線路圖冊²北京：中國農業(yè)出版社，經過分析、比較、計算，確定改造總體方案。1周完成進給、主軸傳動系統(tǒng)改造圖。0．5周完成伺服系統(tǒng)控制設計，并完成伺服系統(tǒng)控制原理圖。72周編寫設計說明書。81周畢業(yè)設計答辯準備及答辯。伺服系統(tǒng)控制設計；數控裝置選型；電氣控制系統(tǒng)設計；機床安裝與調試設計。

　　

【正文】 0)直徑 /半徑編程、公制 /英制編程、每分鐘進給 /每轉進給、快速修調、進給修調、主軸修調倍率 系統(tǒng)參數 系統(tǒng)參數如下表 51 表 51 系統(tǒng)參數 參數號 參數定義 單位 初始值 范圍 P01 Z軸正限位值 毫米 0～ P02 Z軸負限位值 毫米 ～ 0 P03 X軸正限位值 毫米 0～ P04 X軸負限位值 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 學 院 HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE 第 22 頁 伺服驅動 驅動器 在這里我采用和華中數控系統(tǒng)匹配的驅動器 HSV160B ， HSV160B是采用專用運動控制數字信號處理器（ DSP）和智能化功率模塊（ IPM）等當今最新技術設計，操作簡單、可靠性高、體積小巧、易于安裝。 驅動器的示意圖如 53所示： 圖 53 HSV106B驅動器 HSV160B驅動器的相關參數如表 52： 表 52 P07 Z軸反向間隙 毫米 0～ P08 X軸反向間隙 毫米 0～ P09 主軸低檔轉速 轉 /分 1500 0～ 6000 P10 主軸高檔轉速 轉 /分 3000 0～ 6000 P11 位參數 1 00000000 0～ 11111111 P12 位參數 2 00000000 0～ 11111111 P13 最大刀位數 4 1～ 4 P14 刀架反轉時間 10 ～ P15 M代碼時間 10 ～ P16 主軸制動時間 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軸加速時間 毫秒 600 8～ 9999 P20 X軸加速時間 毫秒 600 8～ 9999 P21 切削進給起始速度 毫米 /分 50 8～ 6000 P22 切削進給加減速時間 毫秒 600 8～ 9999 P23 順序號間距 10 1～ 255 P24 主軸中檔轉速 轉 /分 2020 0～ 6000 P25 位參數 3 00000000 0～ 11111111 湖 南 鐵 道 職 業(yè) 技 術 學 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%（無結露） 振動 小于 ()， 10～ 60Hz（非連續(xù)運行） 控制方法 位置控制 速度控制 內部速度控制運行 JOG運行 再生制動 內置 外接 制動電阻連接與選用 特性 速度頻率響應 300Hz或更高 速度波動率 ＜177。 (負載 0～ 100%)。＜177。 (電源 15～ +10%) 調速比 20200:1 脈沖頻率 ≤ 500kHz 控制輸入 ①伺服使能 ②報警清除③偏差計數器清零④指令脈沖禁 止⑤ CCW 驅動禁止⑥ CW 驅動禁止 控制輸出 ①伺服準備好輸出 ②伺服報警輸出 ③定位完成輸出 /速 度到達輸出 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 電機編碼器線數： 1024 Pusle/r、 2020 Pusle/r、 2500 Pusle/r、 6000 Pusle/r 加減速功能 參數設置 1～ 10000ms(0~2020r/min 或 2020~0r/min) 監(jiān)視功能 轉速、當前位置、指令脈沖積累、位置偏差、電機轉矩、 電機電流、轉子位置、指令脈沖頻率、運行狀態(tài)、輸入輸 出端子信號等 保護功能 超速、主電源過壓、欠壓、過流、過載、制動異常、編碼 器異常、控制電源欠壓、過熱、位置超差等 操作 6 位 LED 數碼管、 5 個按鍵 湖 南 鐵 道 職 業(yè) 技 術 學 院 HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE 第 24 頁 適用負載慣量 小于電機慣量的 5 倍 伺服電機 伺服 電機 在對制動系統(tǒng)電機的改造，我選擇了與華中數控系統(tǒng) HNC21T及驅動器 HSV160B匹配的 登奇 GK6023交流永磁伺服電機。關于 登奇 GK6023交流永磁伺服電機參數如下表 61所示： 表 61 型號 登奇 GK60238AF31 額定功率 （ kW） 額定電壓 220（ V） 轉速范圍 01500r/min 縱向伺服電機 900r/min 橫向伺服電機 1200r/min 控制伺服電動機的工作連接圖，如圖 65所示： 圖 65 工作步驟方框圖 伺 服電機與系統(tǒng)的連接 伺服電機驅動裝置與 華中 HNC21世紀星數控裝置是通過 XS30～ XS33脈沖接口控制伺服電機驅動器裝置，在這里采用伺服電機（ 登奇 GK6023）、 驅動器（ HSV160B）與數控系統(tǒng) （ HNC21T）連接。 伺服調試 1）再次確認 PLC 對伺服部分的控制邏輯主要包括上電使能禁止和電路準確無誤 2）松開急停按鈕使中間繼電器 KA 通電見 節(jié)接通伺服動力電源 3）檢查抱閘電機的抱閘已經打開可測量抱閘控制電源 DC24V 或在系統(tǒng)通電時刻仔細聆聽抱閘打開時發(fā)出的噠聲來判斷抱閘是否打開 4）若伺服驅動器帶有手持編程器可用該手持編程器直接控制電機運行以檢驗伺服與電機連接的正確性 5）將逐個軸的軸類型設為 1 使數控裝置對伺服驅動器的控制使能有效逐步調試各進給軸的伺服驅動器及電機 6）所有進給軸調試好后可檢查各軸的回參考點功能 湖 南 鐵 道 職 業(yè) 技 術 學 院 HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE 第 25 頁 第 6 章 機床的安裝與調試 數控系統(tǒng)的調試 參數設置 HNC21 數控裝置通電后經自檢進入主控制畫面進入參數設置菜單請對照現場硬件檢查系統(tǒng)參數是否正確建議按以下順序核查設置參數（帶 *號項是用戶可隨機調整項） 表 61系統(tǒng) 參數 參數名 值 說明 差補周期 8 差補周期為 8毫秒 刀具壽命管理 0 刀具壽命管理禁止 移動軸脈沖當量分母 1 移動軸內部脈沖當量為 1微米 旋轉軸脈沖當量分母 1 旋轉軸內部脈沖當量為 表 62 通道參數 參數名 值 說明 通道使能 1 “ 0通道”使能 X軸軸號 0 X軸部件號 Z軸軸號 2 Z軸部件號 主軸編碼器部件號 1或 23 根據實際設定 主軸編碼器每轉脈沖數 0 根據實際設定 湖 南 鐵 道 職 業(yè) 技 術 學 院 HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE 第 26 頁 移動軸拐角誤差 1000 禁止更改 旋轉軸拐角誤差 1000 禁止更改 通道內 部參數 0 禁止更改 注 : 標準設置選 0 通道 其余通道不用 . 表 63 坐標軸參數 參數名 值 軸 0 軸 1 軸名 X Z 所屬通道號 0 軸類型 0 0 外部脈沖當量分子 1 外部脈沖當量分母 1 正軟極限位置 * 2020000 負軟極限位置 * 2020000 回參考點方式 2 回參考點方向 + 參考點位置 0 參考點開關偏差 0 回參考點快移速度 500 回參考點定位速度 200 單向定位偏移值 1000 最高快移速度 * 1000 最高加工速度 * 500 快 移加減速時間常數 100 快移加減速捷度時間常數 60 加工加減速時間常數 100 加工加減速捷度時間常數 60 定位允差 20 伺服驅動器 型號 串行接口式 49 脈沖接口式 45 模擬接口式 41 伺服驅動器部件號 0 1 位置環(huán)開環(huán)增益 3000 位置環(huán)前饋系數 0 速度環(huán)比例系數 2020 速度環(huán)積分時間常數 100 最大力矩值 150 額定力矩值 100 最大跟蹤誤差 12020 電機每轉脈沖數 2500 湖 南 鐵 道 職 業(yè) 技 術 學 院 HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE 第 27 頁 表 64 軸補償參數 參數名 值 X軸 Z軸 反 向間隙 * 0 螺補類型 0 表 65 硬件配置參數 參數名 型號 標識 地址 配置 [0] 配置 [1] 部件 0 5301 串行式 49 伺服電機 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 參數名 值 備注 開關量輸入總組數 46 開關量輸出總 組數 38 輸入模塊 0 部件號 21 外部輸入開關量 組數 30 輸入模塊 1 部件號 20 編程鍵盤與機床操作面 板輸入開關量 組數 16 輸入模塊 N 部件號 1 N=27 組數 0 輸出模塊 0部件號 21 外部輸出開關量 組數 28 輸出模塊 1部件號 22 主軸 D/A 對應數字量 組數 2 輸出模塊 2部件號 20 輸出到編程鍵盤與機床 操作面板開關量 組數 8 輸出模塊 N部件號 1 N=37 組數 0 手持單元 0部件號 24 湖 南 鐵 道 職 業(yè) 技 術 學 院 HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE 第 28 頁 外部狀 態(tài)檢查 開關量輸入輸出狀態(tài)的顯示 通過查看 PLC 狀態(tài)用戶可以檢查機床輸入輸出開關量信號的狀態(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際繼電器）的狀態(tài)信息調試 PLC程序。在圖 71 所示的主操作界面下按 F5 鍵進入 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 床輸入到 PMC X 則顯示如圖 64 所示的輸入點狀態(tài)窗口。 X、 Z 默認為二進制顯示每 8位一組每一位代表外部一位開關量輸入或輸出信號例如通常 湖 南 鐵 道 職 業(yè) 技 術 學 院 HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE 第 29 頁 X[00]的 8 位數字量從右往左依次代表開關量輸入的 I0— I7 X[01]代表開關量輸入的I8— I15 以此類推，同樣 Z[00]即通常代表開關量輸出的 O0— O7 Z[01]代表開關量輸出的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 伺服電機安裝調試 伺服 電動機 伺服電動機的連接如圖 65所示： 湖 南 鐵 道 職 業(yè) 技 術 學 院 HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE 第 30 頁 圖 65 工作步驟方框圖 伺服電機與絲桿的連接使用 彈性聯軸器 如圖 66所示 圖