圓盤式刀庫控制方法的應用及分析

陳澤南

(廣東科達機電股份有限公司，廣東佛山528313)

國內(nèi)立式加工中心的圓盤式刀庫大多數(shù)采用普通異步電機控制刀盤旋轉，刀套計數(shù)采用接近開關。由于在加工環(huán)境比較惡劣的情況下，細微鐵屑 (粉末)、冷卻液粘附到接近開關感應頭表面，引起接近開關感應不良，在加工過程中執(zhí)行換刀命令時，常常會出現(xiàn)下面故障現(xiàn)象:(1)刀盤電機可能不停地旋轉，無法找到正確的刀具號;(2)接近開關誤計數(shù)，引起刀套混亂，進行刀具交換時易造成撞刀，輕則損壞刀夾，重則撞傷主軸單元。如果在設計圓盤式刀庫采用伺服電機代替異步電動機，則不需要使用接近開關進行刀套號計數(shù)，避免了因接近開關誤計數(shù)而造成撞刀事故，這無疑大大提高了刀具交換時的可靠性;相比普通異步電機，伺服電機動態(tài)性能好，伺服速度快，縮短了非切削等待時間，提高了生產(chǎn)效率。三菱公司近年推出的新一代700系列的M730型數(shù)控系統(tǒng)，最多支持6根輔助軸，配用三菱MR-J2系列伺服驅動器與HC-SF系列伺服電機，快速實現(xiàn)刀盤定位控制，電機編碼器采用絕對值型，自動記憶各刀套號位置數(shù)據(jù)，并根據(jù)T 命令按最短路徑搜索刀套號。下面介紹M730數(shù)控裝置配以MR-J2系列伺服驅動器及HC-SF系列伺服電機進行刀庫刀盤的旋轉控制的原理及應用。

圓盤式刀庫有24個刀套，如圖1所示;伺服驅動器采用MR-J2-60CT;伺服電機采用HC-SF52BKS2，此伺服電機帶抱閘制動器，非刀具搜索狀態(tài)下，抱閘制動器失電，抱閘制動器鎖緊，可防止刀盤位置在非平衡狀態(tài)下出現(xiàn)偏差;通過SH21 電纜將伺服驅動器的CN1B接口與M730的SV1接口連接起來，通過PLC程序控制有關R寄存器的指令，以控制刀盤運轉。

1 伺服驅動器控制參數(shù)的設定

首先，對伺服驅動器以下控制參數(shù)進行設定:

(1)#50003 〔電機側齒數(shù)〕=1

(2)#50004 〔負載側齒數(shù)〕=81

(3)#50005 〔進給導程〕=360

(4)#50100 〔工位數(shù)〕=24

(5)#50101 〔控制參數(shù)1〕=0200;Bit9=1，刀庫轉位按最短路徑選刀

(6)#50102 〔控制參數(shù)2〕=0084;Bit7=1，定義電機編碼器為絕對型

;Bit2=1，定義該軸為旋轉軸

從本文所得出的多元線性回歸模型中我們可以發(fā)現(xiàn)，河南省人口老齡化與城鎮(zhèn)化率、老齡人口撫養(yǎng)比和衛(wèi)生機構數(shù)量高度相關。

(7)#50120 (絕對位置檢測參數(shù))=0004;Bit2=1，位置參考點初始化

(8)運行參數(shù)設定

運行參數(shù)有4組參數(shù)可供選擇(見表1)，參數(shù)組選擇由R9952的bit6、bit7 決定(見表2)。

表1 參數(shù)組

表2 參數(shù)組選擇

有關特性參數(shù)如速度環(huán)增益、位置環(huán)增益、負載慣量比無需手動調(diào)整，刀盤運轉時，伺服驅動器會自動進行自適應調(diào)整，并保存這些最佳優(yōu)化參數(shù)。其他參數(shù)設置默認值即可。

2 刀盤旋轉原理

當?shù)侗P轉1個工位時，由(1) (2) (3) (4)參數(shù)可以計算伺服電機旋轉周數(shù)為:81×(1/24)=3.375周，如果刀庫當前刀袋號為刀袋#1，MDI模式執(zhí)行T23指令時(如圖1所示)，按最短路徑選刀，刀庫反轉2個工位即可，伺服電機反轉周數(shù)為:3.375×2=6.75 周。執(zhí)行T 命令時，CNC 按最短路徑搜索目標位置，自動選擇電機旋轉方向，自動計算旋轉周數(shù)。

圖1 刀盤示意圖

3 有關M730的R寄存器的控制命令

有關M730的R寄存器的控制命令的含義見表3與表4。

表3 R寄存器及指令(CNC→SERVO AMPLIFIER)

4 有關控制命令設定

有關控制命令設定如圖2所示。

圖2 有關控制命令的設定

表5 M寄存器指令

上接表5

5 刀盤運動控制

5.1 刀盤原點初始化

刀盤運動之前必須進行刀盤原點初始化。如圖3所示，接通PLC開關1，系統(tǒng)默認當前刀套號為刀套#1，原點初始化完成，關閉PLC開關1;如果當前刀套號不是實際刀套#1，在手動模式將實際刀套#1 轉到當前位置，再進行原點初始化。

圖3 刀庫初始位置設定

5.2 刀盤運行控制

刀盤原點初始化完成之后，刀盤轉動要滿足下面條件:

(1)有模式選擇(M2007、M2008、M2009、M2010、M2015之一為ON);

(2)伺服打開(M2000為ON)，之后電機抱閘打開;

(3)互鎖信號打開(M2004、M2005為ON);

(4)有運行參數(shù)組選擇(由M2026、M2027組合決定);

(5)有運行啟動信號(M2020為ON)。

編程方法與NC軸類似，這里不作贅述。

6 結束語

實踐證明:圓盤式刀庫采用伺服電機替代異步電機控制刀盤運動，無需機械式開關或金屬接近開關作刀套計數(shù)之用，運轉定位速度準、快，極大地提高了刀具交換的可靠性和效率。