xwt-4型槽筒軸交流伺服數控系統
王新社 侯耀奇 姜文喜 (西安微電機研究所710077)
摘 要針對槽筒軸專機要求，給出了系統總體框圖，提出并實現了軸類零件表面閉合曲線連續加工的軟件設計思想。解決了閉合曲線連續加工端頭拋物線與刀具旋轉運動控制技術難點，使專機比原加工中心加工該類零件提高工效近10倍。
敘 詞 交流伺服系統數控系統軸加工
1 引 言
在紡織行業，經常加工軸類零件表面閉合曲線槽。在加工過程中，要往復循環上百次，每循環一次進刀一次。國內目前還沒有此類數控系統和專用加工機床。80年代，國內等大型骨干紡織機械廠從德國引進機械自動化專用機床加工此類零件，采用凸輪控制，機床零件易磨損，更換不同加工工件時，比較麻煩。另一種加工方法采用進口加工中心銑削加工，8h加工一個工件，工效很低，加工費用較高。因此，廠方提出研制槽筒軸專機數控設備，提高加工效率。
2總體方案
為了確保系統的可靠性和加工光潔度指標，選擇交流伺服驅動單元作為執行部件，它低速運行平穩，動態的響應快，跟蹤誤差小，是保證加工精度與光潔度指標的關鍵單元。ibm-pc工控機防塵、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因坐標數控伺服卡，完成位置控制與插補功能，選擇華遠公司hy-6110抗干擾輸入輸出接口板。由于該系統數學計算復雜，人機界面要求高，用c語言開發速度快，效果好[1，2]。
pc機主要進行空間曲線解析處理，人機界面通訊，漢字菜單操作，并向伺服卡下達各種控制命令，使整個系統有序工作。圖1為系統總體框圖。
3技術要求
a．實現x、y、z、b四坐標三聯動交流伺服系統控制，x軸控制拖板前后運動，z軸控制拖板左右運動，y軸控制刀具旋轉運動，b軸控制工件旋轉運動，見圖2。x、z、b軸選用西安微電機研究所生產的115stg01電機，轉矩9nm，y軸選用115stg02電機，轉矩3. 6nm。x、z、b三軸驅動單元采用西安微電機研究所生產的jsi-15單元，y軸采用jsl- 08驅動單元。
b．x、z軸最小編程單位0.001mm，脈沖當量為0.000 25mm，即編程2.5mm電機轉1圈。y軸、b軸編程最小單位0. 001。y軸脈沖當量1. 08，b軸脈沖當量o．144r，即b軸編程24。工件轉1圈，y軸編程180度，y軸刀具轉1圈。
c．在往復加工軸類工件表面閉合曲線槽時不停頓，連續進刀、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切線垂直．即保證槽寬等于成形刀刀寬。
e．可實現與其它pc機通訊，實現微機間聯網。
f．可自動、手動操作運行。
g．具有漢字菜單顯示操作。
h．具有機械零點和速度倍率選擇旋鈕。
4 mcs-4020伺服卡介紹[3]
為了縮短開發周期，集中精力解決技術難點，選擇成熟伺服控制產品-mcs4020伺服卡。主要技術指標為：
a．以pc-at式相容電腦為主機的智慧型伺服控制器。
b．可四軸同動，可任意三軸聯動。
c．具有精密定位速度伺服控制。
d．可兩軸圓弧、直線插補運動。
e．可三軸螺旋線插補運動。
f．可執行主從伺服控制。
g．各軸有獨立的limit switch和homeswitch，且軟件設定高或低電平有效。
h．12位dac輸出。
i．軟件調節pid filter參數。
j．encoder a/b phase信號可軟體規劃。
k．系統參數可存于eeprom中。
5技術難點
根據技術要求，閉合曲線中間為等距離螺旋線，兩頭為空間拋物線，并且在 |
