GH410型雕銑機床係統控製改造
2016-7-20 來源：北華大學 機械工程學院 工（gōng）程訓練中 作者（zhě）： 鄭（zhèng）文（wén）崗（gǎng） 張（zhāng）誌義（yì） 肖鵬
摘要（yào）：文章提出並利用廣州（zhōu）數控GSK990MA加工中心對雕銑機床進（jìn）行控製改造。利用脈衝序列給主軸變頻器發送0～10V模擬量信號，可更準（zhǔn）確地（dì）控製主軸位置且能在麵板實時監控；能實現某單軸的軟、硬限位，既可以實現使（shǐ）用一個限位行開，也可以使用兩個限位行開；最小位移控製單位可以通過（guò）參數的改變使（shǐ）精確度達到0.0001mm。
關鍵詞：雕銑機床；數控係統；機床改造；伺服驅動（dòng）；脈衝係統；變頻器（qì）
改造的（de）GH410型雕銑機其運動的主要控製（zhì）係統是基於PMAC運動控（kòng）製卡的工控控製。其在工業的發展中顯然已不能（néng）適應現代工業（yè）加工複雜的要求，並且（qiě）該控（kòng）製係統在實際加工過程中，隨著使用次數的增加（jiā）其穩定性也越來越（yuè）差。因此為了能使該機床繼續使用並且作為教學（xué）實 驗平台，決（jué）定（dìng）在此機床上加以更穩定的廣數GSK990MA銑床加工中心數控係 統。
1、改造後雕銑機的數控係統硬件
本次改造使用（yòng）的GSK990MA銑床加工中心數控係統裝置，采用32位高性能的CPU和超（chāo）大規模（mó）可編程器件FPGA，可編輯的PLC使邏輯控製功能更加靈活強大。數（shù）控係統的單元組成部分包括GSK990MA數（shù）控（kòng）係統、附加操（cāo）作麵板、數字交流伺（sì）服驅動單元、伺（sì）服係統、交流變壓器等。本次改裝與之相配匹的驅動器為GS200交流伺服驅（qū）動器，三個（gè）進給軸電機為80SJT交流（liú）伺服電（diàn）動機（其中X、Y軸不帶抱閘，Z軸帶抱（bào）閘），主軸變頻器為台達VFD-F，變頻器驅動的主軸為額定功（gōng）率3kW的電（diàn）機。
2、係統各設備的連接與設定
數控係統與外部各設備的連接如圖1所示（shì），其（qí）中包（bāo）括係統與驅動單元的連接、RS232標準串行接口、係統與手脈和手持單元的（de）連接、係統與主軸單元的連接以及電源（yuán）接口等。
數控係統與驅動單元連接的接口包括XS30（X軸）、XS31（Y軸）、XS32（Z軸（zhóu））、XS33（第四軸），連接線路圖如圖2所示，其中XCP+、XCP-、YCP+、YCP-、ZCP+、ZCP-、4CP+、4CP-為代碼脈（mò）衝信號，XDIR+、XDIR-、YDIR+、YDIR-、ZDIR+、ZDIR-、4DIR+、4DIR-為運動方向信號，兩組信號均為差分輸（shū）出。連接線路圖如圖2所示。
將各硬件按照要求連接正確以後需要把各驅動器以及數控係統的有關參數進行設置，比如（rú）急停與限位、齒輪（lún）比調整、反向間隙補償、機床螺距補（bǔ）償（cháng）、機床回零、參考點設置、驅動器單元設置以及主軸正反轉的輸入輸（shū）出信號控製等。
3、係統與主軸單元
主軸電機（jī）的驅動是通過變（biàn）頻器從數控係統接收到0～10V的模擬量電（diàn）壓後，變頻器（qì）輸出頻率控製電動機轉速（sù），其中數（shù）控係統（tǒng）的（de）輸出接口為（wéi）XS41；主（zhǔ）軸與整個數控係統之間是通過變頻器調節然後相互通訊，首先我們需要設定變頻器參數，其中包括：最高頻率設定參數：01-00=60，最高頻率為60Hz；最高電壓頻率設定參（cān）數：頻率製定來源設定參數：02-00=01，主頻由外部AV（輸入DC 0～10V）；運轉（zhuǎn）指令來源設定參（cān）數：02-01=01，由外部端子輸入（STOP有效）；停車方（fāng）式設定參數：02-02=01，STOP自由停車E、F自由停止；二線/三（sān）線式運轉控製設定參數：02-05=01，運轉/停止、反轉/正傳；電源（yuán）啟動運轉（zhuǎn）控製設定參數：02-06=01，不可運轉；麵板（bǎn）顯示設定參數：02-09=00，顯（xiǎn）示驅（qū）動器輸出電流（liú）；散熱風扇（shàn）控製方式設定參數：03-15=00，上電（diàn）即開。
4、結語
本文采用廣州數控990MA係統（tǒng）控製改造GH410型雕銑機，通過對其硬件的（de）改造以及軟（ruǎn）件參數得的（de）更改，最後對係統的穩定性進行了簡單的分析，我們得出以下結論：（1）GSK990伺服控製係統接口利用脈衝（chōng）序列給（gěi）主軸變頻器發送0～10V模（mó）擬量信（xìn）號，可更準確地控製主軸位置且能在麵板實時監控；（2）該係統的限（xiàn）位、零點設置更方（fāng）便靈活（huó），某單軸（zhóu）既可以實現使用一個限位行開，也可以使用兩個限位行（háng）開；（3）最小位移控（kòng）製單位可以通過參數的改（gǎi）變使精確度達到0.0001mm；（4）係統改造安裝完成後其加工精度，各方麵要求穩定性都能達到實際加工要求且其加（jiā）工效率遠超於原板卡式係統，通過控製係統（tǒng）的（de）改造使加工效（xiào）率以及加（jiā）工精度得到大幅度提高。
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