圓盤式刀庫控制方法的應用及分析

陳澤南

(廣東科達機電股份有限公司，廣東佛山528313)

國內立式加工中心的圓盤式刀庫大多數采用普通異步電機控制刀盤旋轉，刀套計數采用接近開關。由于在加工環境比較惡劣的情況下，細微鐵屑 (粉末)、冷卻液粘附到接近開關感應頭表面，引起接近開關感應不良，在加工過程中執行換刀命令時，常常會出現下面故障現象:(1)刀盤電機可能不停地旋轉，無法找到正確的刀具號;(2)接近開關誤計數，引起刀套混亂，進行刀具交換時易造成撞刀，輕則損壞刀夾，重則撞傷主軸單元。如果在設計圓盤式刀庫采用伺服電機代替異步電動機，則不需要使用接近開關進行刀套號計數，避免了因接近開關誤計數而造成撞刀事故，這無疑大大提高了刀具交換時的可靠性;相比普通異步電機，伺服電機動態性能好，伺服速度快，縮短了非切削等待時間，提高了生產效率。三菱公司近年推出的新一代700系列的M730型數控系統，最多支持6根輔助軸，配用三菱MR-J2系列伺服驅動器與HC-SF系列伺服電機，快速實現刀盤定位控制，電機編碼器采用絕對值型，自動記憶各刀套號位置數據，并根據T 命令按最短路徑搜索刀套號。下面介紹M730數控裝置配以MR-J2系列伺服驅動器及HC-SF系列伺服電機進行刀庫刀盤的旋轉控制的原理及應用。

圓盤式刀庫有24個刀套，如圖1所示;伺服驅動器采用MR-J2-60CT;伺服電機采用HC-SF52BKS2，此伺服電機帶抱閘制動器，非刀具搜索狀態下，抱閘制動器失電，抱閘制動器鎖緊，可防止刀盤位置在非平衡狀態下出現偏差;通過SH21 電纜將伺服驅動器的CN1B接口與M730的SV1接口連接起來，通過PLC程序控制有關R寄存器的指令，以控制刀盤運轉。

1 伺服驅動器控制參數的設定

首先，對伺服驅動器以下控制參數進行設定:

(1)#50003 〔電機側齒數〕=1

(2)#50004 〔負載側齒數〕=81

(3)#50005 〔進給導程〕=360

(4)#50100 〔工位數〕=24

(5)#50101 〔控制參數1〕=0200;Bit9=1，刀庫轉位按最短路徑選刀

(6)#50102 〔控制參數2〕=0084;Bit7=1，定義電機編碼器為絕對型

;Bit2=1，定義該軸為旋轉軸

從本文所得出的多元線性回歸模型中我們可以發現，河南省人口老齡化與城鎮化率、老齡人口撫養比和衛生機構數量高度相關。

(7)#50120 (絕對位置檢測參數)=0004;Bit2=1，位置參考點初始化

(8)運行參數設定

運行參數有4組參數可供選擇(見表1)，參數組選擇由R9952的bit6、bit7 決定(見表2)。

表1 參數組

表2 參數組選擇

有關特性參數如速度環增益、位置環增益、負載慣量比無需手動調整，刀盤運轉時，伺服驅動器會自動進行自適應調整，并保存這些最佳優化參數。其他參數設置默認值即可。

2 刀盤旋轉原理

當刀盤轉1個工位時，由(1) (2) (3) (4)參數可以計算伺服電機旋轉周數為:81×(1/24)=3.375周，如果刀庫當前刀袋號為刀袋#1，MDI模式執行T23指令時(如圖1所示)，按最短路徑選刀，刀庫反轉2個工位即可，伺服電機反轉周數為:3.375×2=6.75 周。執行T 命令時，CNC 按最短路徑搜索目標位置，自動選擇電機旋轉方向，自動計算旋轉周數。

圖1 刀盤示意圖

3 有關M730的R寄存器的控制命令

有關M730的R寄存器的控制命令的含義見表3與表4。

表3 R寄存器及指令(CNC→SERVO AMPLIFIER)

4 有關控制命令設定

有關控制命令設定如圖2所示。

圖2 有關控制命令的設定

表5 M寄存器指令

上接表5

5 刀盤運動控制

5.1 刀盤原點初始化

刀盤運動之前必須進行刀盤原點初始化。如圖3所示，接通PLC開關1，系統默認當前刀套號為刀套#1，原點初始化完成，關閉PLC開關1;如果當前刀套號不是實際刀套#1，在手動模式將實際刀套#1 轉到當前位置，再進行原點初始化。

圖3 刀庫初始位置設定

5.2 刀盤運行控制

刀盤原點初始化完成之后，刀盤轉動要滿足下面條件:

(1)有模式選擇(M2007、M2008、M2009、M2010、M2015之一為ON);

(2)伺服打開(M2000為ON)，之后電機抱閘打開;

(3)互鎖信號打開(M2004、M2005為ON);

(4)有運行參數組選擇(由M2026、M2027組合決定);

(5)有運行啟動信號(M2020為ON)。

編程方法與NC軸類似，這里不作贅述。

6 結束語

實踐證明:圓盤式刀庫采用伺服電機替代異步電機控制刀盤運動，無需機械式開關或金屬接近開關作刀套計數之用，運轉定位速度準、快，極大地提高了刀具交換的可靠性和效率。