主轴系统的连接与调试

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,二、CNC装置与主轴驱动装置的信号连接,三、主轴分段无级调速的控制,四、主轴准停控制,任务4：主轴驱动系统的连接与测试,情景4 主轴系统的连接与调试,一、主轴伺服系统的组成、分类,1.概念,一、主轴伺服系统的组成、分类,主轴驱动系统也叫主传动系统，是在系统中完成主运动的动力装置部分。主轴驱动系统通过该传动机构转变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合进给运动，加工出理想的零件。它是零件加工的成型运动之一，它的精度对零件的加工精度有较大的影响。,2.数控机床对主轴驱动系统的要求,一、主轴伺服系统的组成、分类,1、调速范围宽并实现无极调速,2、恒功率范围要宽,3、具有4象限驱动能力,4、具有位置控制能力,5、具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪音低。,6、良好的抗振性和热稳定性,1 主轴驱动系统,2 主轴驱动单元,3 传动单元,4 执行单元,3.组成,4分类,按电气原理分为：,(1)直流控制驱动,(2)交流控制驱动,1)直流驱动系统,20世纪70年代90年代中期）直流伺服电动机,优点：,调速性能好、输出力矩大、过载能力强、控制精度高、控制原理简单、易于调整等。,缺点：,由于电刷和换向器易磨损，需经常维护；,换向器换向时会产生火花，最高速度受到限制；,具有结构复杂、制造困难、制造成本高等缺点,(2)交流驱动系统,采用数字式矢量控制方法，控制模型和动态响应均由高速微处理器实时控制，使伺服系统的自诊断能力、快速反应及控制精度都有很大的提高。,二、CNC装置与主轴驱动装置的信号连接,早期直流主轴驱动系统（采用晶闸管调速）,20世纪90年代初变频器驱动；,目前交流主轴伺服系统时代，主流为全数字交流主轴伺服系统。,二、CNC装置与主轴驱动装置的信号连接,1.变频器控制方式的发展：,电压矢量控制磁通矢量控制直接转矩控制采用通用变频器。,“通用”：,(1）可以和通用的笼型异步电动机配套应用；,(2）具有多种可供选择的功能，可应用于不同性质的负载。,2.实例：三菱FRA50系列主回路端子和控制回路端子如图所示,（1）输入信号（用于起动和功能设定）,（2）模拟信号（用于频率设定）,（3）输出信号,二、CNC装置与主轴驱动装置的信号连接,图 三菱FR-A500系列 变频器接口,3交流主轴伺服驱动的原理,4.,主轴转速的指定信号及开关量控制信号的连接,二、CNC装置与主轴驱动装置的信号连接,3.交流主轴伺服控制原理的框图,1-比例积分回路,2-绝对值回路,3-负载表,4-函数发生器,5-V/F变换器,6-微处理器,7-DA强励磁,8-DA振幅器,9-乘法器,10-电流指令回路,11-电流控制回路,12-PWM控制回路 13-PWM变换器 14-脉冲发生器 15-四倍回路 16-微分回路 17-F/V变换器 18-同步整流电路,CNC通过主轴模拟电压输出接口，输出010V模拟电压到NCOM端和0端（1CN接口的3、4端），电压正负控制电动机的转向，电压的大小控制电动机的转速。,若CNC输出的电压为单极性0,10V，则可通过FORWARD RUN（8号端）与REVERS RUN（9号端）开关量分别指定正、反转,4.主轴转速的指定信号及开关量控制信号的连接,2CN,端子,BIN,BPC,(BCD码),3-DIGIT,2-DIGIT,D1,1,1,D2,2,2,D3,4,4,D4,8,8,D5,16,10,1,D6,32,20,2,D7,64,40,4,D8,128,80,8,D9,256,100,10,D10,512,200,20,D11,1024,400,40,D12,2048,800,80,1）准备好信号RDY,2）急停信号EMG,3）正反转信号FOR、REV,4）转矩高低极限控制信号TLH、TLL,5）软起动信号SSC,6）速度调节器选择信号PPI,7）速度设定方式信号DAS,8）零速输出信号ZSPD,5.实例：FANUC 0i系统对交流主轴驱动的控制,（1）模拟主轴伺服的控制,模拟主轴控制即为传统的模拟量控制，从CNC单元输出010V的模拟电压控制主轴电动机的转速及转向，其中转向控制由相应的参数决定。,从CNC单元输出010V的模拟电压控制主轴电动机的转速及转向，其中转向控制由相应的参数决定。,（2）模拟主轴控制连接图,CNC数控装置对主轴驱动装置的控制包括主轴的速度控制和其他开关量的动作控制。,安川YASKAWA VS-626MT的连接图,小结,安川YASKAWA VS-626MT连接图,开关量控制信号及连接,模拟电压指定,数字电压指定,输出信号,分段无级调速是数控机床常采用 1,4挡齿轮变速与无级调速相结合的方式，即分段无级变速。低速时为恒转矩，当需要低速强力切削时需要提高其转矩。措施是通过换挡，降低主轴速度，增大转矩。,三、主轴分段无级调速的控制,主轴准停是指能主轴按指令要求准确停在指定换刀位置,也称作主轴定向。其作用：换刀和镗孔时定向、确定反向退刀方向。,四、主轴准停控制,四、主轴准停控制,早期的机床使用，现在很少使用。但高速时动平衡不好，调试不方便。,1.,机械准停,2.,磁传感器,准停,在主轴上安装磁装置。在对应的部位装检测装置。也是早期使用，功能单一,。,3.编码器准停：,在主轴上安装编码器。准停角由调节控制电路板上的拨码开关来实现。,4、数控系统准停：,主轴上装编码器、系统将主轴作为位置轴来进行控制。,可以控制其停在任意角度、可通过指令来指令其停止角度。,任务4：主轴驱动系统的连接与测试,一、任务引入,将日立SJ100型变频器与华中世纪星数控系统相连接，根据日立SJ100型变频器设置其连接电机的参数，由华中世纪星数控系统的主轴控制命令控制变频器的运行。,任务4：主轴驱动系统的连接与测试,二、任务分析,在主轴变频调速系统中，变频调不仅接入了主电源（三相电源），而且输出控制、状态信号给数控系统来控主轴电机的正/反转、速度到达等。变频调与数控系统的哪些接口相连？变频调与电机联接时是否要进行参数设置？下面对这些问题进行讲解。,任务4：主轴驱动系统的连接与测试,三、任务实施,在主轴变频调速系统中，变频调不仅接入了主电源（三相电源），而且输出控制、状态信号给数控系统来控主轴电机的正/反转、速度到达等。变频调与数控系统的哪些接口相连？变频调与电机联接时是否要进行参数设置？下面对这些问题进行讲解。,1.主轴启停,主轴启停控制由PLC 承担，标准铣床PLC 程序和标准车床PLC 程序中关于主轴启停控制的信号如表3-4。,利用Y1.0、Y1.1 输出即可控制主轴装置的正、反转及停止，一般定义接通有效；当Y1.0 接通时，可控制主轴装置正转；Y1.1 接通时,主轴装置反转；二者都不接通时,主轴装置停止旋转。在使用某些主轴变频器或主轴伺服单元时，也用Y1.0、Y1.1作为主轴单元的使能信号,任务4：主轴驱动系统的连接与测试,2.,主轴速度控制,华中HNC-21通过XS9主轴接口中的模拟量输出可控制主轴转速，当主轴模拟量的输出范围为-10V+10V，用于双极性速度指令输入主轴驱动单元或变频器，这时采用使能信号控制主轴的启、停。当主轴模拟量的输出范围为0+10V，用于单极性速度指令输入的主轴驱动单元或变频器，这时采用主轴正转、主轴反转信号控制主轴的正、反转。模拟电压的值由用户PLC 程序送到相应接口的数字量决定。,任务4：主轴驱动系统的连接与测试,3.主轴编码器连接,通过主轴接口XS9可外接主轴编码器，用于螺纹切割、攻丝等，华中HNC-21数控装置可接入两种输出类型的编码器，即差分TTL方波或单极性TTL方波。一般使用差分编码器，确保长的传输距离的可靠性及提高抗干扰能力。,任务4：主轴驱动系统的连接与测试,任务4：主轴驱动系统的连接与测试,图 主轴,连接示意图,任务4：主轴驱动系统的连接与测试,图 数控装置与主轴变频器的接线图,任务4：主轴驱动系统的连接与测试,图 数控装置与普通三相异步主轴电机的连接,