插齒機(jī)主軸精確定位方法

■宜昌長(zhǎng)機(jī)科技有限責(zé)任公司（湖北 443000）鄧應(yīng)誠(chéng) 周慶華

1.問題的提出

插齒機(jī)在啟動(dòng)、停止或進(jìn)行調(diào)整時(shí)對(duì)主軸位置有比較嚴(yán)格的要求，如退刀時(shí)要求主軸上停，在進(jìn)行大行程自動(dòng)調(diào)整時(shí)也要求主軸有固定的停止位置。下面對(duì)我公司新產(chǎn)品YKW5165多功能插齒機(jī)（見圖1）的主軸精確定位方法進(jìn)行探討。

該新產(chǎn)品主軸采用了西門子交流伺服電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力單元，由于該電動(dòng)機(jī)內(nèi)置了增量式編碼器，故在每次斷電重啟后，無(wú)論之前顯示的位置是多少，均會(huì)將其重新設(shè)置為零，故不能保持通電前后位置的統(tǒng)一，也就無(wú)法滿足對(duì)主軸的精確定位要求。為了解決此問題，在調(diào)試過程中，先后試驗(yàn)了以下幾種定位方法。

2.接近開關(guān)定位

通常情況下，采用主軸JOG運(yùn)行信號(hào)，使主軸運(yùn)行，當(dāng)主軸與上停開關(guān)接觸時(shí)，開關(guān)發(fā)訊，從而斷開主軸JOG運(yùn)行信號(hào)，主軸停止，實(shí)現(xiàn)定位。但這樣定位的精度比較低，而且重復(fù)性不好，經(jīng)測(cè)試定位誤差在3°左右。另外，接近開關(guān)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(shè)計(jì)要求。

3.電動(dòng)機(jī)編碼器的零脈沖定位

因主軸電動(dòng)機(jī)自帶增量式編碼器，故可以將主軸電動(dòng)機(jī)當(dāng)成增量式伺服電動(dòng)機(jī)，當(dāng)檢測(cè)到外部開關(guān)信號(hào)后，電動(dòng)機(jī)再找零脈沖，實(shí)現(xiàn)定位。但是，該軸設(shè)計(jì)時(shí)的減速比為25∶9，不是整數(shù)，通過試驗(yàn)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(shè)計(jì)要求。

4.NC系統(tǒng)回零定位

當(dāng)系統(tǒng)通電后，第一次實(shí)現(xiàn)主軸定位控制時(shí)，首先利用外部開關(guān)發(fā)出的信號(hào)，給NC系統(tǒng)回零，保持每次零位一致，然后再進(jìn)行定位控制。經(jīng)過試驗(yàn)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(diào)試過程中，需要注意以下幾個(gè)方面：

（1）元件選擇：要求選擇高精度的感應(yīng)式接近開關(guān)作為檢測(cè)元件，如施耐德XL118-BLPAL5C。主軸定位的精度主要取決于接近開關(guān)的精度，當(dāng)金屬與接近開關(guān)接近時(shí)，接近開關(guān)產(chǎn)生上升沿信號(hào)（電平+24VDC）。

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

（3）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置：設(shè)定相關(guān)功能參數(shù)和軸參數(shù)。MD34040=10，主軸以8 r/min的速度定位；MD34060=720，搜索接近開關(guān)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(jī)

圖2 外部接近開關(guān)接線圖

（4）控制程序處理：自動(dòng)方式下定位，編寫加工程序?qū)崿F(xiàn)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(dòng)方式下定位，通過PLC調(diào)用FC18，實(shí)現(xiàn)定位。PLC控制程序如下。

主軸在進(jìn)行回零、定位時(shí)，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(shè)定相關(guān)參數(shù)。

通過系統(tǒng)NC回零的控制措施，主軸的定位得到了很好的控制。

5.結(jié)語(yǔ)

NC系統(tǒng)回零定位這種程序控制方式不僅解決了插齒機(jī)主軸上停的要求，也解決了該新產(chǎn)品沖程長(zhǎng)度自動(dòng)定位調(diào)整問題，而且其定位穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性都較好。

[1]郝建忠.機(jī)械測(cè)量技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[2]張憲，宋立軍.傳感器與測(cè)控電路 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.