帶有準停定位伺服軸的控制

張丹

摘 要：主軸準停定位，就是主軸定位置停止，FANUC數控系統中稱主軸定向，是使主軸停止在某一特定位置的功能。在精加工數控車床切削螺紋時，可將它作為車刀進刀點和退刀點的信號使用。

關鍵詞：滾珠絲杠硬車；FANUC數控系統；超同步伺服主軸；主軸準停定位

滾珠絲杠數控硬車機床是用于加工熱處理之后絲杠的專用機床，此機床在滾珠絲杠的加工過程中，以車削工藝替代磨削工藝，大大提高了生產效率。為了保證加工滾珠絲杠的精度，同時控制機床的制造成本，主軸采用超同步帶準停功能的伺服電機來控制。

1 伺服主軸準停定位的硬件控制

超同步伺服主軸電機屬于第三方主軸，所以與FANUC數控系統的指令控制采用模擬量控制，實現無級調速。主軸準停定位功能，是通過外置位置編碼器，以主軸單元自身進行主軸電機的準停定位，因此外置位置編碼器的信號控制分兩路，一路與CNC的JA7A相聯，另一路與超同步伺服主軸驅動器的T4端口相聯。CNC輸出準停信號給超同步伺服主軸驅動器，主軸就會執行準停定位動作，當主軸準停到位后，伺服主軸驅動器會反饋準停到位信號給CNC。外置位置編碼器的具體連接見圖1。

2 伺服主軸準停定位的軟件控制

解除主軸旋轉方式，當主軸零速輸出時就可以執行主軸準停定位的動作。通過指定M代碼即M19，M19地址接通，使輸出Y4.7得電，這樣伺服主軸驅動器的準停功能就啟用了，主軸就開始旋轉；外置編碼器的C相是軸旋轉一周在固定位置上產生一個脈沖，即零點脈沖，當主軸驅動器接收到此脈沖時，就會輸出主軸準停到位信號X9.6，X9.6與M19地址同時帶電，CNC的完成信號G4.3得電產生脈沖，M19準停就執行完成。程序簡單控制如圖2。

3 伺服主軸準停定位相關的主要參數

由于伺服主軸電機采用超同步生產廠家，相當于CNC的模擬主軸，故準停定位相關的主要參數在超同步伺服主軸驅動器上來設置。主要參數如下：

Bn03 定位編碼器選擇

Bn04 準停信號方式

Cn04 準停偏置

Cn06 準停時的定位速度環定位增益

Cn07 準停速度

Cn19 外置編碼器線數

Bn03、Bn04、Cn07、Cn19這幾個主要參數根據機床配置和基本特性來設置，當準停定位時主軸抖則將Cn06數值提升。根據加工絲杠切入點的不同，需要主軸準停位置也不同，主軸準停位置取決于Cn04準停偏置里設的數值。具體手動調整如下：

（1）主軸先執行準停一次，找到零點脈沖所在的固定位置，再解除準停。

（2）通過手動旋轉電機或主軸到需要準確停止的位置。

（3）觀察菜單U2-11內的值并將此值填入Cn04內。

（4）如準停位置仍有少許偏差可手動在Cn04數值的基礎上進行調整。

為了保證切削螺紋的精度，主軸準停定位的功能在切削螺紋的數控機床上應用較為廣泛。對于FANUC數控系統，主軸采用FANUC伺服主軸電機來控制，主軸準停定位功能是標配的，參數設置由CNC來完成，這里就不介紹了。用超同步伺服主軸電機和數控系統來實現主軸準停定位功能，這種應用既實用又大大降低成本，且控制精度也準確。

參考文獻

[1]王永紅.數控機床主軸準停控制及應用[J].機床電器，2009，36（1）：15-16.

[2]仲林，過慶琪.用位置鎖相環實現機床主軸準停控制[J].控制工程，2000，（2）：23-24.

（作者單位：大連機床集團有限責任公司）