A510在數控車(chē)床主軸定位上的應用
一.概述
加工工件或加工刀具、夾具在每次加工結束后，必須處于規定的方位上時(shí)就要使用主軸定位機構。傳統的主軸自動(dòng)定位機構常采用電氣減速機械定位方式，即主軸在加工結束后先制動(dòng)停止，再設法使主軸慢轉讓機械設備（如定位鉤機構）來(lái)準確定位。主軸制動(dòng)過(guò)程的速度通常處于失控狀態(tài)且有可能帶來(lái)較大的電流沖擊，其慢轉一般工作在“半制動(dòng)”狀態(tài)（通常為同時(shí)通以交、直流電）或增加使用定位電機。這樣雖然也能實(shí)現主軸定位，但使電機工作于較惡劣的情形下或增加了輔助設備。
隨著(zhù)變頻調速技術(shù)在機械加工設備中的廣泛應用，在主軸使用變頻調速來(lái)實(shí)現無(wú)級變速的場(chǎng)合，如果主軸具有定位要求則可充分利用變頻調速的優(yōu)勢方便地實(shí)現主軸定位。
二．A510應用與主軸定位
1.主要技術(shù)規格
（1） 編碼器
A：編碼器可選擇線(xiàn)驅動(dòng)、開(kāi)集電極、推挽式；
B編碼器分辨率：開(kāi)集電集、推挽式編碼器最多允許100KHz的脈沖回饋，以4極電機（額定轉速接近1500rpm）為例，最多允許4000線(xiàn)以下分辨率； 線(xiàn)驅動(dòng)：允許規格為開(kāi)集電集的3倍，即12000線(xiàn)分辨率以下；
（2）PG回授擴展卡規格
A：開(kāi)集電集PG-O：內置+5V/+12V電源，最高接收/發(fā)送100KHz脈沖信號；
B：線(xiàn)驅動(dòng)（差分）PG-L：內置+5V/+12V電源，最高接收/發(fā)送300KHz脈沖信號；
C：同步電機PG-PM：內置+5V/+12V電源，最高接收/發(fā)送300KHz脈沖信號；
（3）定位精度
定位誤差+/-1個(gè)脈沖以?xún)?，且不存在累計誤差問(wèn)題。
2.注意事項說(shuō)明
（1）使用主軸定位/轉矩控制功能要求電機或主軸必須加裝編碼器，編碼器規格需符合上述要求；
（2）編碼器至PG卡之信號線(xiàn)須使用屏蔽線(xiàn)，屏蔽層可靠接地，編碼器回授信號是主軸定位成功的關(guān)鍵；
（3）變頻器必須配置PG回授擴展卡，PG卡共3中型號，請根據編碼器種類(lèi)進(jìn)行匹配：JN5-PG-O：開(kāi)集電極型；JN5-PG-L：線(xiàn)驅動(dòng)（差分）型；JN5-PG-PM：同步電機專(zhuān)用型；如PG卡與編碼器類(lèi)型不匹配則無(wú)法使用。
(4)電機U、V、W必須與變頻器輸出端U、V、W一一對應接線(xiàn)，不可隨意調換相序，否則電機會(huì )震動(dòng)且無(wú)法使用此功能；
(5)若編碼器與電機不是一體安裝，例如編碼器安裝于主軸上，需要根據電機軸與主軸間的減速比計算出電機旋轉一圈主軸所轉動(dòng)的角度，以此確定變頻器中“編碼器脈波數”的設定。例如，減速比1:2，編碼器1024線(xiàn)，則，變頻器中實(shí)際設定的“編碼器脈波數”應為512；同時(shí)，以此確定PG輸出齒輪比：20-30,20-31；
(6)變頻器必須使用SV矢量模式，即參數00-00=3.
3.定位功能主要參數設置及配線(xiàn)
(1)馬達自學(xué)習
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參數代碼 |
建議設定值 |
參數說(shuō)明 |
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00-00 |
3 |
SV矢量模式 |
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17-00 |
0或1 |
動(dòng)態(tài)自學(xué)習 或 靜態(tài)自學(xué)習 |
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17-01 |
馬達銘牌 |
馬達額定功率 |
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17-02 |
馬達銘牌 |
馬達額定電流 |
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17-03 |
馬達銘牌 |
馬達額定電壓 |
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17-04 |
馬達銘牌 |
馬達額定頻率 |
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17-05 |
馬達銘牌 |
馬達額定轉速 |
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17-06 |
馬達銘牌 |
馬達極數 |
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17-07 |
編碼器規格 |
編碼器脈波數 |
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17-08=350 |
低于電源電壓30V |
馬達無(wú)載電壓 |
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17-09 |
馬達額定電流的1/3 |
馬達無(wú)載電流（僅靜態(tài)自學(xué)習需要設定此參數） |
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17-10 |
1 |
自學(xué)習使能 |
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17-10設置為1后，進(jìn)入自學(xué)習畫(huà)面，按面板“RUN”鍵開(kāi)始自學(xué)習，自學(xué)習成功后面板顯示“AtEnd”，此時(shí)按“DSP”返回。若自學(xué)習失敗，則顯示“AtErr”，此時(shí)需檢查參數設置及接線(xiàn)是否無(wú)誤。 |
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(2)其他主要參數
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參數代碼 |
建議設定值 |
參數說(shuō)明 |
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00-14 |
依需求設定 |
加速時(shí)間 |
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00-15 |
依需求設定 |
減速時(shí)間 |
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01-08 |
5Hz |
定位起始頻率 |
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03-02~04 |
2~4 |
多段速/多點(diǎn)定位之位元 |
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03-05 |
46 |
S6端子：零伺服功能 |
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03-06 |
51 |
S7端子：多段速/多點(diǎn)定位切換 |
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03-07 |
52 |
S8端子：內部位置命令使能 |
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07-09 |
1 |
自由停車(chē) |
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20-00 |
8左右 |
ASR比例增益1 |
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20-02 |
8左右 |
ASR比例增益2 |
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21-09 |
10Hz左右 |
定位最高頻率 |
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21-42 |
3 |
定位模式：Z相零點(diǎn)定位 |
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21-43 |
依需求 |
定位偏置脈沖數 |
(3)接線(xiàn)圖示例
說(shuō)明：下圖為使用多點(diǎn)定位功能之接線(xiàn)圖，如僅需要單點(diǎn)定位，則S3~S5，S7，S8均不需接線(xiàn)
4.控制流程
（1） 單獨零伺服---單點(diǎn)定位時(shí)：運行狀態(tài)下（S1或S2導通時(shí)），導通S6（零伺服）即會(huì )開(kāi)始減速，減速至01-08所設頻率時(shí)進(jìn)入定位模式，并開(kāi)始尋找Z相原點(diǎn)（定位過(guò)程運轉速度由21-09設定），一圈內定位完成；
（2） 多點(diǎn)定位時(shí)：運行狀態(tài)下（S1或S2導通），同時(shí)導通S6（零伺服）、S7（多段速/多點(diǎn)定位切換）、S8（多點(diǎn)定位使能）即會(huì )開(kāi)始減速，減速至01-08所設頻率時(shí)進(jìn)入定位模式，并開(kāi)始尋找定位點(diǎn)，由S3~S5等多點(diǎn)定位位元按二進(jìn)制方式組合決定定位至第幾個(gè)內部位置，相應的內部位置定位圈數和脈波數由參數21-10~21-41決定，最多可定位16個(gè)點(diǎn)。
三．結語(yǔ)
使用A510自帶主軸定位功能的主軸定位控制方法，從實(shí)例計算可以看出大大減少了輔助工時(shí)，提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)，減少了定位時(shí)的沖擊，提高了定位平穩性。實(shí)際系統使用、運行結果表明該方法既滿(mǎn)足了生產(chǎn)工藝要求又簡(jiǎn)化了設備結構及控制過(guò)程，方便實(shí)用，運行可靠。