多擋位數控車床變頻主（zhǔ）軸定位準停功能改造

結合（hé）多擋位數控車床結構特點，提出（chū）了主軸定位準停的控製方法。在原機床的（de）基礎上，進行（háng）電氣控製修改和PLC控製增（zēng）加（jiā），修（xiū）改變頻器參數，使機床在不同擋（dǎng）位（wèi）都可實現定位準停。

01序言

在經濟型普通數控車床中，應用最廣的是高低兩擋數控（kòng）車床。這種（zhǒng）數控車床通過主軸箱進（jìn）行換擋變速，同時配有變頻調速電動機，實現主軸在較寬的轉速範圍內無（wú）級調（diào）速，這樣既可以進行高擋（dǎng）位的高（gāo）速切削，又可以在低擋位（wèi）進行大轉矩切削。隨（suí）著（zhe）日益複雜的工件加工要求（qiú）和機器人上下料的（de）普及，用戶希望這類車床可以實現主軸隨時定位準確停止。但是由於（yú）主軸變頻器調速常為開環控製，無法實現主（zhǔ）軸在每個擋位上準確定向停止。

當前（qián），普通數控車床配合機械手自動化（huà）上下料加工比較多，尤其是（shì）遇（yù）到有位置（zhì）加工要求的工件時，手動或點動旋轉主軸至（zhì）特定位置等操作都存在（zài）不足。而采用伺服主軸控製，機床的價格成本比較高，因此采用得比較少。為此（cǐ），結合（hé）高低擋位數控車床的結構特點，提出了一種變頻主軸定位停止的控（kòng）製方法。該方法是在原（yuán）機床的基礎上，不（bú）需要更換高擋（dǎng）變頻器和更昂貴的伺服係統，進行電氣控製修改（gǎi）和PLC控（kòng）製增加，修改（gǎi）變頻器參數，就可（kě）以使機床在不（bú）同（tóng）擋位都可實現定位（wèi）停止。

02控製模式改（gǎi）造

以經濟型車床CLK6140D/2高低二擋數控（kòng）車床為例（lì），變頻器為E580係列矢量型通用變頻器（qì）。原機床的控製模式（shì）如圖1所示。

圖1所示的控製方式為開環控製，數控係（xì）統將不同（tóng）速度的指令轉化成不同大小（xiǎo）的模擬電壓指令給變頻器，變頻器輸出不同的頻率使電動機進行相應速度指令的（de）旋轉。
為實現主軸定位停止，從電氣控製上進行創新設計，增加通用型可（kě）編程控製器、PG卡及繼電器。改造後加入定位停止的控製模式，如圖2所示。

在 圖 2 中，數（shù）控係統輸出高低擋定（dìng）位信號（KA3、KA4閉（bì）合（hé））給可編程控製器，經過控製（zhì）器內部PLC處理，將各個參數（shù）信號賦予變頻器，變頻器控製電動機（jī）停止。同時，編碼器會將（jiāng）主軸（zhóu）停止位置反饋給變頻器，PG卡（kǎ）將位置反饋（kuì）給數控係（xì）統（tǒng），形成閉環矢（shǐ）量控製方式。可編程控製器作為中間（jiān）通信模塊，在變頻器與數（shù）控係統之（zhī）間（jiān）架起換擋、定位（wèi）停止的橋梁，進行變頻器內部參數的（de）改變，無需（xū）進行大量的PLC程序設計。

03電氣控製原理

變頻器增加定位停止的（de）電氣原理如（rú）圖3所示。斷路器Q F控製變頻器及電動機電源，數控係統輸（shū）出的主軸轉速模（mó）擬量信號SVC、AGND接入變頻（pín）器A11、GND端（duān）子，通過改變變頻器（qì）頻（pín）率，主軸（zhóu）電動機以不同轉速旋轉。數控係統中的PLC程序控製繼電器KA1、KA2的線圈接通，使主軸正、反轉。變頻器發生故障（zhàng），TA、TB端（duān）子輸出（chū）報警。為使主軸定位（wèi）停止，增加KA3、KA4兩個繼電器控製高低擋的定位。

圖3中KA1、KA2常開點分別控製主軸正轉、反轉，KA3為擋位切換控製，KA4為（wéi）主軸定位（wèi）停止控製。該控製電路默認為（wéi）在高擋（dǎng）加工時進行定位停止，當需切換為低（dī）擋進行定位時，繼電器KA3常開點閉（bì）合。無論在哪個擋位都需執行定位停（tíng）止指令M26，數控係統輸（shū）出信號，KA4常（cháng）開點（diǎn）閉合，執行定位停止取消指令M27，KA4斷開。

04PLC改造

具體（tǐ）操作如下。機床在高擋執行M42加工時，程序中輸入M26定位停止指令，數控（kòng）係統PLC輸出，KA4常開點閉合（hé），可（kě）編程控製器與變頻器通信（xìn），主軸執行（háng）定位停止。當機床在低擋執行M41加工時，數控（kòng）係統PLC輸出，KA3、KA4常（cháng）開點閉合，可編程（chéng）控製器（qì）與變頻器通信，主軸執行定位停止。980TDc係統PLC程序截取部分程序如圖4所示，其中（zhōng）Y3.3控製KA3線圈，低（dī）擋（dǎng）選（xuǎn）擇時執行；Y0.7控製KA4線圈，執行M26定向選擇、M27定向取消。

結束語

該控（kòng）製方法適用於車（chē）床（chuáng）變頻主軸的定位停止（zhǐ）功能改造，在（zài）滿足加工要求的（de）基礎上，無需（xū）淘汰原（yuán）機床，也無（wú）需做大型改造，即可降低企業的改（gǎi）造成本（běn）。多擋位數控車床變頻主軸定位準停功能的（de）改造，不僅使機床在不同擋位都可實現定位準停，而且可供廣大機械加工企業參考使用。

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