插齒機主軸精確定位方法

■宜昌長機科技有限責任公司（湖北 443000）鄧應誠 周慶華

1.問題的提出

插齒機在啟動、停止或進行調整時對主軸位置有比較嚴格的要求，如退刀時要求主軸上停，在進行大行程自動調整時也要求主軸有固定的停止位置。下面對我公司新產品YKW5165多功能插齒機（見圖1）的主軸精確定位方法進行探討。

該新產品主軸采用了西門子交流伺服電動機作為動力單元，由于該電動機內置了增量式編碼器，故在每次斷電重啟后，無論之前顯示的位置是多少，均會將其重新設置為零，故不能保持通電前后位置的統一，也就無法滿足對主軸的精確定位要求。為了解決此問題，在調試過程中，先后試驗了以下幾種定位方法。

2.接近開關定位

通常情況下，采用主軸JOG運行信號，使主軸運行，當主軸與上停開關接觸時，開關發訊，從而斷開主軸JOG運行信號，主軸停止，實現定位。但這樣定位的精度比較低，而且重復性不好，經測試定位誤差在3°左右。另外，接近開關定位方式受主軸速度的影響很大，主軸沖程速度越高，定位誤差越大，故這種定位方式不能滿足設計要求。

3.電動機編碼器的零脈沖定位

因主軸電動機自帶增量式編碼器，故可以將主軸電動機當成增量式伺服電動機，當檢測到外部開關信號后，電動機再找零脈沖，實現定位。但是，該軸設計時的減速比為25∶9，不是整數，通過試驗證明該定位方式也有較大的定位誤差，故該方法也不能滿足設計要求。

4.NC系統回零定位

當系統通電后，第一次實現主軸定位控制時，首先利用外部開關發出的信號，給NC系統回零，保持每次零位一致，然后再進行定位控制。經過試驗表明，該控制方式精度高、效果好，完全滿足控制要求。在定位調試過程中，需要注意以下幾個方面：

（1）元件選擇：要求選擇高精度的感應式接近開關作為檢測元件，如施耐德XL118-BLPAL5C。主軸定位的精度主要取決于接近開關的精度，當金屬與接近開關接近時，接近開關產生上升沿信號（電平+24VDC）。

（2）與西門子840Dsl數控系統連接。將接近開關輸出接到NCU7×0.2的X122的12腳，并保持接近開關的地與X122的9腳共地（見圖2）。

（3）系統參數設置：設定相關功能參數和軸參數。MD34040=10，主軸以8 r/min的速度定位；MD34060=720，搜索接近開關的最大距離是720°；MD35300=10，主軸以8 r/min速度位置控制；MD35350=3，主軸正向定位。

圖1 YKW5165多功能插齒機

圖2 外部接近開關接線圖

（4）控制程序處理：自動方式下定位，編寫加工程序實現定位要求，如SPOS=0，即主軸以10 r/min的速度定位到0°位置；手動方式下定位，通過PLC調用FC18，實現定位。PLC控制程序如下。

主軸在進行回零、定位時，屬于位置控制模式，主軸的減速比以MD31050[0]、MD31060[0]有效，需要正確設定相關參數。

通過系統NC回零的控制措施，主軸的定位得到了很好的控制。

5.結語

NC系統回零定位這種程序控制方式不僅解決了插齒機主軸上停的要求，也解決了該新產品沖程長度自動定位調整問題，而且其定位穩定性和準確性都較好。

[1]郝建忠.機械測量技術[M].北京：電子工業出版社，2011.

[2]張憲，宋立軍.傳感器與測控電路 [M].北京：化學工業出版社，2011.