多擋位數控車床變頻主軸定位準（zhǔn）停（tíng）功能改造

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

01序言

在經濟型普（pǔ）通數控車（chē）床中，應用最廣的是高低兩擋數控車（chē）床。這種數控車（chē）床通過主軸箱進行換擋變速，同時配有變頻調速電動機，實現主軸在較寬的轉（zhuǎn）速範圍內（nèi）無級調速，這樣既可以進行高擋位的（de）高速（sù）切削，又可以在低擋位進行大轉矩切削。隨著日益複雜的工件加工要求和機器人上下料的（de）普及，用戶希望（wàng）這類車床可以實現主軸隨時定位準確停止。但是由（yóu）於主軸變頻器調速常為開環控（kòng）製，無法實現主軸在每個擋位上準（zhǔn）確定向停止。

當前，普（pǔ）通數控車床配（pèi）合機械手自動化上下料加工比較多，尤其是遇到有位置加工（gōng）要求（qiú）的工件時，手動或（huò）點動旋轉主軸（zhóu）至特定位置等操作都存（cún）在不足（zú）。而采用伺服主軸（zhóu）控製，機床的價格成（chéng）本比較高，因此采用得比較少。為此（cǐ），結合高低擋位數控車床的結構特點，提（tí）出（chū）了一種（zhǒng）變頻主軸定位停止的控製方法。該方法是在原機（jī）床的基礎上，不（bú）需要更換高擋變頻器和更昂貴的伺服係統，進行電氣控製修改和PLC控製增加，修改變頻器參數，就可以使機床在不（bú）同擋位都可實現定位停止（zhǐ）。

02控製模式（shì）改造

以（yǐ）經濟（jì）型車床CLK6140D/2高低二擋（dǎng）數控車床為例，變頻器為E580係列矢量型（xíng）通（tōng）用變頻器。原機床的控製模式如圖1所示。

圖（tú）1所（suǒ）示的控製方式為開環控製，數控係統（tǒng）將不同（tóng）速度（dù）的指令轉化成不同（tóng）大小的模擬電壓指令給變頻器，變頻器輸出不同的頻率使（shǐ）電動機進行相應速度（dù）指令的旋轉（zhuǎn）。
為實現（xiàn）主軸定位停止，從電氣控製上進行創新設（shè）計，增加通用（yòng）型（xíng）可編（biān）程控製（zhì）器、PG卡及繼電器。改造後加入定位停（tíng）止的控製模式，如圖2所示。

在 圖 2 中，數（shù）控係統（tǒng）輸出高低擋定位信號（KA3、KA4閉合）給可編程控製器，經（jīng）過控製器內部PLC處（chù）理，將各個參數信號賦予變頻器，變頻器控製電（diàn）動機停止。同時，編碼器會將主軸停（tíng）止位置反饋給變（biàn）頻器，PG卡將位置反饋給數控係統，形成閉環矢量（liàng）控（kòng）製方式。可編程控製（zhì）器作為中（zhōng）間（jiān）通信模（mó）塊，在變頻器與數控係統之間（jiān）架起（qǐ）換擋、定位停止的橋梁，進行變頻器內部參數的改（gǎi）變，無（wú）需進行大量的PLC程序設計。

03電氣控製原理

變（biàn）頻器增（zēng）加定位停止（zhǐ）的（de）電氣原理如圖3所示（shì）。斷（duàn）路器Q F控製變頻器及電動（dòng）機電源，數控係統輸出的主軸（zhóu）轉速模擬量（liàng）信號SVC、AGND接入變頻器A11、GND端子，通過改變變頻器頻（pín）率，主軸電動機以（yǐ）不同轉速旋轉。數控係統中的PLC程（chéng）序控製繼電器KA1、KA2的線圈接通，使主軸正、反轉。變頻器（qì）發生故（gù）障，TA、TB端子輸出報警。為使（shǐ）主軸（zhóu）定（dìng）位停止，增加KA3、KA4兩個繼（jì）電器控製高低擋的定位。

圖（tú）3中KA1、KA2常開點分別（bié）控製主軸正轉、反轉，KA3為擋位切換控製，KA4為主軸定位停止控製（zhì）。該控製電路默認為在高擋加工時進行定位停止，當需切換為低擋進行定位時，繼電器KA3常開（kāi）點閉合。無（wú）論在哪個擋位（wèi）都需執行定位停止指令M26，數控係（xì）統輸出信號，KA4常（cháng）開點閉合，執行（háng）定（dìng）位（wèi）停（tíng）止取消（xiāo）指令M27，KA4斷開。

04PLC改造

具體操作（zuò）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，數控係統PLC輸出，KA4常開點閉（bì）合，可編程控製器與（yǔ）變頻器（qì）通信，主軸執行定位停止。當機床（chuáng）在低擋執行M41加工時，數控係統PLC輸出，KA3、KA4常開點閉合，可編程（chéng）控製器與變頻器通信，主軸執行定位停（tíng）止。980TDc係統PLC程序截取部分程序如圖4所示，其（qí）中（zhōng）Y3.3控製KA3線圈，低擋選（xuǎn）擇時執行；Y0.7控製（zhì）KA4線圈，執行M26定向（xiàng）選擇、M27定向（xiàng）取消。

結束語

該控製方（fāng）法適用於車床變頻主軸的定位停止功能改（gǎi）造，在滿（mǎn）足加工要求的基（jī）礎上，無需淘汰原機床，也無需做大型改造，即可降低企業的改（gǎi）造成（chéng）本。多擋位數控車床（chuáng）變頻主軸定位準停功能的改造，不僅使機床在不同擋位都可實現定位準停（tíng），而且可供廣大（dà）機械加（jiā）工企業參考（kǎo）使用。

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