TNC-H4-M數控系統和臺達伺服在軋鋼輥刻花機上的應用
關鍵:數控系統 臺達伺服系統 項目集成
Abstract:It is discussed to the project integration for steel rolling chiselling flower machine in this paper. And also it is introduced to the application of DELTA servo system and numerical control system H4 in the steel rolling chiselling flower machine. Finally from the hierarchy of application it is explained in detail to parameter assort between servo and numerical control system.
Key Words:Numerical control system DELTA servo system Project integration
中圖分類號] TP273 [文獻標識碼] B 文章編號
1 引 言
隨著科學技術的發展,現代制造業對機械加工提出了愈來愈高的要求,數控技術在機械加工行業的應用越來越廣泛.生產的發展使許多原有的機械設備在生產和加工過程中越來越無法滿足人們對高精度高效率的要求，反過來又促進了數控系統技術在機械加工行業的大面積使用，使數控技術在機械制造行業里的受眾率大大提高。本文結合基于臺達伺服DELTA-ASDA的H4-M數控系統在鋼輥刻花機上的應用, 對加工控制相關技術工藝和技術關鍵點作簡要討論. 眾所周知, 鋼輥刻花機是軋鋼廠最主要的輔助加工設備之一,與文中討論控制方案配套的是飛刀式鋼輥刻花機(機械結構上含有擺頭刻字刀), 這種刻花機已經在首鋼,包鋼和通鋼等大中型鋼廠里使用, 它較以往單擺頭式的鋼輥刻花機, 加工效率和加工精度都有大幅度的提高, 以前使用擺頭式的加工一個輥槽需要30min, 而使用飛刀式的僅僅需要20min, 從而使加工效率提高了三分之一. 基與以上的優點, 顯然基于DELTA-ASDA臺達伺服的H4-M系統的控制方案在軋鋼輥雕刻機上一定會有廣闊的應用空間.
2控制系統結構
軋鋼輥刻花機控制系統結構如圖1 所示, 它由以下部分組成:臺達伺服DELTA-ASDA, 意圖數控系統PUTNC-H4-M,臺達M TAPE變頻器和意圖手搖輪PUMPG-BA4SI等組成.
圖1 控制系統結構框圖
3 技術要求和工藝說明
軋鋼輥雕刻機如圖2所示。客戶實際是使用五軸控制加工飛刀、刻子擺頭和工件夾頭對螺紋鋼軋鋼輥進行刻花刻字, 其中各軸的命名以及功能：X軸, 控制飛刀刻花深度的橫向進給軸; Y軸, 控制工件夾頭按指令進行旋轉的旋轉軸; Z軸,控制刻字擺頭的旋轉軸; A軸, 控制飛刀按指令旋轉的刻花的旋轉軸; B軸, 控制飛刀縱向移動跳槽的進給軸。
各軸的具體機械運動以及伺服功率：X、B軸為直線運動軸, 使用螺距為6mm的滾珠絲桿且伺服電機的連接都為直連方式，X軸是由系統控制的可以按照指令運動而且,電機功率為1.5kW.B軸是由一個手搖控制的,伺服采用的是位置控制模式利用多個齒輪比進行速度切換,可以說是一個脫離系統以外的單獨軸；Y、A、Z軸的旋轉軸減數比分別為72:1,2:1,1:1,由系統自動進行控制而與手搖無關,其電機功率分別為3kW,2kW,1.5kW, 編碼器脈沖倍率都設為2倍, 而不是通常的4倍。
圖2 軋鋼輥雕刻機
4 數控及伺服系統相關參數
關于數控及伺服系統的工作原理比較簡單，不必多述，這里僅給出數控及伺服系統操作運行時的相關參數，系統參數設置的類似界面如圖3所示。
圖3系統參數設置界面
（1）數控系統參數
1）關于各軸的基礎參數
0118: 00000005 X軸電子齒輪比分母（根據機械減數比設定）
0119: 00000003 X軸電子齒輪比分子
0120: 00000375 Y軸電子齒輪比分母
0121: 00000360 Y軸電子齒輪比分子
0122: 00002500 Z軸電子齒輪比分母
0123: 00006000 Z軸電子齒輪比分子
0124: 00000001 A軸電子齒輪比分母
0125: 00000036 A軸電子齒輪比分子
0160: 00000004 X馬達反饋編碼器脈沖倍率值
0161: 00000002 Y馬達反饋編碼器脈沖倍率值
0162: 00000002 Z馬達反饋編碼器脈沖倍率值
0163: 00000002 A馬達反饋編碼器脈沖倍率值
0253: 00000000 X為0是直線軸，為1是旋轉軸
0254: 00000001 Y為0是直線軸，為1是旋轉軸
0255: 00000001 Z為0是直線軸，為1是旋轉軸
0256: 00000001 A為0是直線軸，為1是旋轉軸
2）有關Y、A軸回原點速度的參數
0136: 00002000 X回機械原點的第一段速度（mm/min）
0139: 00001500 A回機械原點的第一段速度（mm/min）
0142: 00000040 X回機械原點時，編碼器尋找GRID信號速度（mm/min）
0145: 00000150 A回機械原點時，編碼器尋找GRID信號速度（mm/min）
回原點速度有關的參數表明，Y、A軸回原點速度都比較低是因為Y、A軸的機械減數比都比較大，降低回原點速度可以保證回零精度。
（2）伺服系統參數
A軸
P1-01=2， 設定伺服控制模式為速度模式
P2-04=1758， 速度控制增益
P2-06=35， 速度積分補償
P2-25=8， 共振抑制低通濾波
P2-26=257， 外部干擾抵抗增益
P2-10=101， Servo ON信號常OFF
B軸
P1-00=0，設定伺服接受脈沖命令的型式
P1-01=0，設定伺服控制模式為位置模式
P1-44=5，電子齒輪比分子
P1-45=3，電子齒輪比分母
P2-12=143，切換電子齒輪比, ×10
P2-12=144，切換電子齒輪比，×100
P2-60=50， 第二電子齒輪比分子
P2-61=500，第三電子齒輪比分子
X軸
P1-01=2，設定伺服控制模式為速度模式
P2-04=1318，速度控制增益
P2-06=28，速度積分補償
P2-25=8， 共振抑制低通濾波
P2-26=301，外部干擾抵抗增益
P2-10=101，Servo ON信號常OFF
Y軸
P1-01=2，設定伺服控制模式為速度模式
P2-04=989，速度控制增益
P2-06=35， 速度積分補償
P2-25=7， 共振抑制低通濾波
P2-26=237，外部干擾抵抗增益
P2-10=101，Servo ON信號常OFF
Z軸
P1-01=2，設定伺服控制模式為速度模式
P2-04=1570，速度控制增益
P2-06=50，速度積分補償
P2-25=5，共振抑制低通濾波
P2-26=201，外部干擾抵抗增益
P2-10=101，Servo ON信號常開OFF
以上伺服的增益參數,都是通過使用臺達伺服調試軟件GAIN.EXE根據不同的JL/JM負載慣量比和不同的響應頻寬BW計算出來的。由于電機的功率都很大,對電機的鋼性要求很高,所以增益最好都盡量調整的高一些,以滿足加工的實際要求。
（3）加工程序簡介(G代碼程序)
刻花程序如下：
N01 G01 B-175. F100000 （刀至起始點）
N02 G65 L87 P03 A23 B34 (加工循環,起始行03 終止行23 循環次數35次)
N03 G01 X0.05 F100 (進刀)
N04 G65 L87 P05 A06 B45 （ 總槽數+1的一半-6） H4-M數控系統
N05 G01 B-240. Y4.269 F150000 （Y是螺旋分度y）
N06 G01 B-120. Y2.721 F200000 （Y是2倍槽間距- y=y'）
N08 G65 L87 P09 A10 B2 (加工循環,起始行09 終止行10 循環次數3次)
N09 G01 B-240. Y4.269 F150000
N10 G01 B-120. Y9.711 F200000（4倍的槽間距-y）
N14 G65 L87 P15 A16 B45 （總槽數-1的一半-5）
N15 G01 B-240. Y4.269 F150000
N16 G01 B-120. Y2.721 F200000
N18 G65 L87 P19 A20 B1 (加工循環,起始行19 終止行20 循環次數2次)
N19 G01 B-240. Y4.269 F150000
N20 G01 B-120. Y9.711 F200000
N22 G01 B-240. Y4.269 F150000
N23 G01 B-120. Y2.751F200000 （y'+累積誤差）
N26 M30 (程序結束)
5 結束語
以上從使用角度簡要討論了H4-M數控系統結合DELTA-ASDA臺達伺服在軋鋼輥雕刻機上的應用方案，它較以往單擺頭式的鋼輥刻花機,加工精度有大幅度的提高,加工效率提高了三分之一，是一種值得推廣的 應用方案。
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