xwt-4型槽筒軸交流伺服數(shù)控系統(tǒng)
王新社 侯耀奇 姜文喜 (西安微電機(jī)研究所710077)
摘 要針對槽筒軸專機(jī)要求，給出了系統(tǒng)總體框圖，提出并實(shí)現(xiàn)了軸類零件表面閉合曲線連續(xù)加工的軟件設(shè)計(jì)思想。解決了閉合曲線連續(xù)加工端頭拋物線與刀具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)難點(diǎn)，使專機(jī)比原加工中心加工該類零件提高工效近10倍。
敘 詞 交流伺服系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)軸加工
1 引 言
在紡織行業(yè)，經(jīng)常加工軸類零件表面閉合曲線槽。在加工過程中，要往復(fù)循環(huán)上百次，每循環(huán)一次進(jìn)刀一次。國內(nèi)目前還沒有此類數(shù)控系統(tǒng)和專用加工機(jī)床。80年代，國內(nèi)等大型骨干紡織機(jī)械廠從德國引進(jìn)機(jī)械自動(dòng)化專用機(jī)床加工此類零件，采用凸輪控制，機(jī)床零件易磨損，更換不同加工工件時(shí)，比較麻煩。另一種加工方法采用進(jìn)口加工中心銑削加工，8h加工一個(gè)工件，工效很低，加工費(fèi)用較高。因此，廠方提出研制槽筒軸專機(jī)數(shù)控設(shè)備，提高加工效率。
2總體方案
為了確保系統(tǒng)的可靠性和加工光潔度指標(biāo)，選擇交流伺服驅(qū)動(dòng)單元作為執(zhí)行部件，它低速運(yùn)行平穩(wěn)，動(dòng)態(tài)的響應(yīng)快，跟蹤誤差小，是保證加工精度與光潔度指標(biāo)的關(guān)鍵單元。ibm-pc工控機(jī)防塵、防振、抗干擾性能好，軟件支持豐富，選為控制核心。采用臺灣友萊公司mcs- 4020因坐標(biāo)數(shù)控伺服卡，完成位置控制與插補(bǔ)功能，選擇華遠(yuǎn)公司hy-6110抗干擾輸入輸出接口板。由于該系統(tǒng)數(shù)學(xué)計(jì)算復(fù)雜，人機(jī)界面要求高，用c語言開發(fā)速度快，效果好[1，2]。
pc機(jī)主要進(jìn)行空間曲線解析處理，人機(jī)界面通訊，漢字菜單操作，并向伺服卡下達(dá)各種控制命令，使整個(gè)系統(tǒng)有序工作。圖1為系統(tǒng)總體框圖。
3技術(shù)要求
a．實(shí)現(xiàn)x、y、z、b四坐標(biāo)三聯(lián)動(dòng)交流伺服系統(tǒng)控制，x軸控制拖板前后運(yùn)動(dòng)，z軸控制拖板左右運(yùn)動(dòng)，y軸控制刀具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，b軸控制工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，見圖2。x、z、b軸選用西安微電機(jī)研究所生產(chǎn)的115stg01電機(jī)，轉(zhuǎn)矩9nm，y軸選用115stg02電機(jī)，轉(zhuǎn)矩3. 6nm。x、z、b三軸驅(qū)動(dòng)單元采用西安微電機(jī)研究所生產(chǎn)的jsi-15單元，y軸采用jsl- 08驅(qū)動(dòng)單元。
b．x、z軸最小編程單位0.001mm，脈沖當(dāng)量為0.000 25mm，即編程2.5mm電機(jī)轉(zhuǎn)1圈。y軸、b軸編程最小單位0. 001。y軸脈沖當(dāng)量1. 08，b軸脈沖當(dāng)量o．144r，即b軸編程24。工件轉(zhuǎn)1圈，y軸編程180度，y軸刀具轉(zhuǎn)1圈。
c．在往復(fù)加工軸類工件表面閉合曲線槽時(shí)不停頓，連續(xù)進(jìn)刀、退刀。閉合曲線中間為等螺旋線，兩頭為拋物線，拋物線與中間螺紋線相切，這使拋物線纏繞在軸類工件表面，形成空間曲線。
d．在加工過程中，成形刀平面耍始終保持與曲線槽切削點(diǎn)切線垂直．即保證槽寬等于成形刀刀寬。
e．可實(shí)現(xiàn)與其它pc機(jī)通訊，實(shí)現(xiàn)微機(jī)間聯(lián)網(wǎng)。
f．可自動(dòng)、手動(dòng)操作運(yùn)行。
g．具有漢字菜單顯示操作。
h．具有機(jī)械零點(diǎn)和速度倍率選擇旋鈕。
4 mcs-4020伺服卡介紹[3]
為了縮短開發(fā)周期，集中精力解決技術(shù)難點(diǎn)，選擇成熟伺服控制產(chǎn)品-mcs4020伺服卡。主要技術(shù)指標(biāo)為：
a．以pc-at式相容電腦為主機(jī)的智慧型伺服控制器。
b．可四軸同動(dòng)，可任意三軸聯(lián)動(dòng)。
c．具有精密定位速度伺服控制。
d．可兩軸圓弧、直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。
e．可三軸螺旋線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。
f．可執(zhí)行主從伺服控制。
g．各軸有獨(dú)立的limit switch和homeswitch，且軟件設(shè)定高或低電平有效。
h．12位dac輸出。
i．軟件調(diào)節(jié)pid filter參數(shù)。
j．encoder a/b phase信號可軟體規(guī)劃。
k．系統(tǒng)參數(shù)可存于eeprom中。
5技術(shù)難點(diǎn)
根據(jù)技術(shù)要求，閉合曲線中間為等距離螺旋線，兩頭為空間拋物線，并且在 |
