台达数控系统的磨沟机自动控制系统

２ 所示 。
图 ２ 进给伺服系统原理
２． ２． １ 伺服 系 统 选择 伺服 电 机 系 统 具 有 精 度 高 ， 有光电型旋转编码
图 １ 磨沟机自动控制系统结构
ห้องสมุดไป่ตู้
力 矩 范 围 大， 比 较 平 滑， 闭 环 反 馈 的 特 点 ，系 统 器， 中选用 的 是 台 达 公 司 研 发 的 Ａ Ｓ Ｄ Ａ－ Ｂ ２系列交流 伺服电机和 配 套 的 伺 服 驱 动 器 。 台 达 Ａ Ｓ Ｄ Ａ－ Ｂ ２ 系列伺服驱动器内置 泛 用 功 能 应 用 ， 减少机电整合 的差异成本 ， 简化配线和操作设定 ， 大幅提升了电动 机尺寸的对应性和 产 品 特 性 的 匹 配 度 ， 该系列支持 （ ） 高分辨率编码器 ， 能够满足机器 １ ７ｂ ｉ ｔ １ ６ ０ ０ ０ ０ｐ ｒ ｐ 设备的高 精 度 定 位 控 制 及 平 稳 低 速 运 转 的 应 用 需 求。 在伺服电机的选择上 ， 由于各个轴不一样 ， 所以 选择了台达 Ｅ ＣＭＡ 系 列 的 不 同 电 机 。 各 个 轴 需 要 考虑的 不 同 情 况 ： Ｘ 轴电机主要承担轴向进给驱 动， 工作中只受到进给过程中与磨削砂轮的切削力 ； 垂直轴 Ｙ 轴承重比较 大 ， 并且滚珠丝杠压力角小不 能自锁 ， 为了 避 免 在 Ｙ 轴 停 止 运 动 情 况 下 ， 发生工 作台下滑的现象 ； 旋转轴 Ｚ 轴在 Ｘ 轴进给的同时带 动 Ｘ 轴 转 动， 工 作 中 受 到 的 磨 削 力 比 较 大； 砂轮修 整 Ａ 轴只负 责 砂 轮 的 修 形 ， 因 为 修 整 量 比 较 小， 所 承受的负载也不大 。 ·３ ７·
２］ 。 进给伺服系统的原理如图 与输入指令之差为零 ［
开环系统由数控系统给步进电机发送进给指令 经功率放大和驱动控制电路驱动传动机构 ， 系 脉冲 ， 统精度只与步进系 统 和 传 动 机 构 有 关 ， 因而精度较 低。 闭环系统采用光栅等高精度位置检测装置实时 对位置信号反馈 ， 具有很高的控制精度 ， 但在结构上 比较复杂 ， 成本很 高 ， 设 计 和 调 试 比 较 烦 琐， 一般使 用在精密加工设备 。 半闭 环 系 统 相 比 开 环 系 统 具 有 较 好 的 精 度 ， 与 闭环系统相比具有很高的经济性优势 。 因此 ， 经过以上方案对比和加工需求的分析 ， 本 系统选用半闭环的 控 制 方 式 ， 即交流伺服电机和编 码器反馈 ， 是一种较为经济合理的系统构成 。 磨沟 机 的 数 控 系 统 是 一 种 轨 迹 控 制 系 统 ， 从本 质上讲 ， 是以各运动轴的位移量为控制对象 ， 使各运 动轴协调运动的自动控制系统 。 系统结构如图 １ 所 示。
系统由数控 系 统 、 伺 服 系 统、 主 传 动 系 统、 传感 检测装置和机床辅助装置等部分组成 。 数控系统包括台达 Ｈ 集成主板 、 ａ ． ４ Ｃ－Ｍ 系统 ； 按键和显示屏幕 ， 内嵌式 Ｐ Ｌ Ｃ。 伺服系统包括伺服电机和伺服驱动器以及编 ｂ ． 码器连接线缆 。 主传动系统 包 括 主 轴 电 机 、 联轴器和滚珠丝 ｃ ． 杠副 。 传感检测装置包括伺服电机的编码器 ， ｄ ． Ｘ， Ｙ， Ｚ 轴的机械原点接近开关 ； Ｘ， Ｙ 轴各自 ２ 个正 负 限 位开关 ， 自动送料的推杆左右各 １ 个接近开关 ， 料盒 前后各 １ 个接近开关 。 ／ 标 准Ｉ ｅ ． Ｏ 接口板包括２ ４ 个 输 入 点， １ ６个输 出点 。 机床辅助装 置 包 括 液 压 系 统 、 冷却系统和夹 ｆ ． 。 紧装置等
台达数控系统的磨沟机自动控制系统
褚小磊 ， 杨 明， 刘建龙 （ ） 南京航空航 天 大学机电学院 ， 江 苏 南京 ２ １ ０ ０ １ ６
Ｇ ｒ ｏ ｏ ｖ ｅ Ｇ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ Ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｄ ｅ ｌ ｔ ａ Ｎ Ｃ Ｓ ｇ ｙ
， 作者简介 ： 宋晓娜 （ 女， 辽 宁 鞍 山 人， 讲 师， 研究方 １ ９ ８ ３－ ） ， 向为控制理论 与 工 程 ； 谢丽贺 （ 女， 河 南 驻 马 店 人， 工程 １ ９ ８ ２－ ） 研究方向为发射控制技术 。 师，
７ 结 束语
大功 率 电 源 组 件 已 根 据 设 计 要 求 完 成 研 制 ， 其 最大特点是在小体积情况下实现了 １ ５ ０ ０ Ｗ 的大功 率 。 通过试验表明 ， 该弹上电源满足导弹需要的各 项技术要求 ， 是一 种 可 靠 性 高 、 性 能 稳 定 的 电 源， 其 输出电压 、 品质和功率等参数满足要求 ， 为导弹安全 且电源组件已交付导 可靠的工作提供有 效 地 保 障 ， 弹使用 ， 并满足全弹系统要求 。
收稿日期 ： ２ ０ １ ３ ０ ３ ２ ５ － －
ｗ ｈ ｅ ｅ ｌ ｄ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｒ ａ ｘ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ ｄ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｗ ｈ ｅ ｅ ｌ ｒ ｏ － ｇ ｇ ｇ ｐ ｆ ｉ ｌ ｅ ｉ ｎ ｒ ｅ ａ ｌ ｔ ｉ ｍ ｅ ｔ ｏ ｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ． ｑ ｙ ： ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓｆ ｌ ｕ ｔ ｅ ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｃ Ｎ Ｃ； ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｇ ｙ ｓ ｅ ｍ ｉ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｄ ｌ ｏ ｏ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ； － ｙ ｐ
·３ ６·
《 （ ） 机械与电子 》 ２ ０ １ ３ ８
台达数控系统的磨沟机自动控制系统
１］ 。 环控制系统 ３ 种控制方式 ［
２． １ 数控系统选择 台达系统可实现多轴联动控制 、 高速计算控制 、 高速点位运动控制 ， 配合编码器或光栅 ， 实现半闭环 或闭 环 控 制 ， 控 制 精 度 可 达 ０． ０ ０ １ ｍｍ。 台 达 数 控 系统提供高性能运动控制 ， 丰富的人机界面功能 、 操 作人性化 、 稳定度 高 ， 满 足 高 速 切 削 的 需 求， 架构上 方 便 安 装 与 提 升 维 护。系 统 选 用 具有良好的弹性 ， 的型号是中达电通 Ｐ ＵＴＮ Ｃ 系列 。 ２． ２ 伺服系统 进给伺服系统是连接数控系统和数控机床的重 信号 要组成部分 。 数控 系 统 给 伺 服 系 统 发 送 指 令 ， 经过放大转换处理 ， 驱动数控机床上的工作台或刀 架运动 ， 将运动结果反馈并与输入指令相比较 ， 直到
１ 总 体方 案
数控 系 统 主 要 有 步 进 电 机 构 成 的 开 环 系 统 、 异 步电机或直流电机和光栅测量反馈构成的闭环控制 系统 、 交／直流伺服电机以及编码器反馈组成的半闭
进 行 ５ 次， 每次间隔１ ｍ 参考文献 ： ｍ ｓ的瞬 变 电 压 ， ｉ ｎ。 经 检 测， 在施 加 瞬 变 电 压 瞬 间， 样 品 的 输 出 关 闭， ４～５ｓ ； 后输出电压恢 复 正 常 （ 瞬 Ｖｏ ＝５ ５． １ Ｖ、 Ｉ ７ Ａ） ｏ ＝２ 变电压过后 ， 产品输出正常 。
， ， Ｃ Ｈ Ｕ Ｘ ｉ ａ ｏ ｌ ｅ ｉ Ｙ Ａ Ｎ Ｇ Ｍ ｉ ｎ Ｌ Ｉ Ｕ Ｊ ｉ ａ ｎ ｌ ｏ ｎ － － ｇ ｇ （ ， ， ） Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｅ Ｎ ａ ｎ ｉ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｏ ｆ Ａ ｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ａ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ Ｎ ａ ｎ ｉ ｎ ２ １ ０ ０ １ ６， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｇ ｊ ｇ ｙ ｊ ｇ
根 据 加 工 需 求 确 定 系 统 总 体 方 案， 采用 摘要 ： Ｃ Ｎ Ｃ＋ 伺服 系 统 的 方 式 搭 建 了 半 闭 环 三 轴 联 动 的 磨沟 机 控 制系 统 ， 实 现 了工 件 的 横 向 进 给 、 旋转分度 以 完 成 螺旋槽 的 轨迹 加 工 ； 和 砂 轮 磨削 进 给 的 插补 ， 同时 ， 增 加一个 砂 轮 修 整 轴 以 便 实 时 修 整 砂 轮 轮 廓 保 证 螺旋槽 的 质 量 。 关键词 ： 磨沟机 ， 伺服系统 ， 半闭环 Ｃ Ｎ Ｃ， 中图分类号 ： Ｔ Ｇ ５ ８ ０． ２ ３ 文献标识码 ： Ｂ （ ） 文章编号 ： １ ０ ０ １ ２ ２ ５ ７ ２ ０ １ ３ ０ ８ ０ ０ ３ ６ ０ ４ － － － ： Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔ ｈ ｅ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍ ｉ ｎ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｌ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ． Ｉ ｔ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍ ｅ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｑ ｐ ｇ ｕ ｓ ｅ ｓ Ｃ Ｎ Ｃ ａ ｎ ｄ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｔ ｏ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ａ ｓ ｅ ｍ ｉ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｄ － ｙ ａ ｘ ｉ ｓ ｌ ｉ ｎ ｋ ａ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｃ ｏ ｍ ｌ ｏ ｏ － ｇ ｙ ｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｅ ｃ ｅ ｉ ｎ ｆ ｅ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ ｉ ｎ ａ ｎ ｄ ｒ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｐ ｐ ｇ ｇ ｇ ， ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍ ｅ ｔ ｉ ｍ ｅｉ ｔ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ａ ｗ ｈ ｅ ｅ ｌ ｐ
［ ］ 稳压电源设计［ 北 京： 国 防 工 业 出 版 社， １ Ｍ］ ． 王顺 祺． １ ９ ８ ３． ［ ］ 裴云 庆 ， 王 兆 安． 开关电源技术［ 北 京： 机 ２ Ｍ］ ． 杨 旭， 械工业出版社 ， ２ ０ ０ ４． ［ ］ ］ 线性电源的 ＥＭＣ 设计依据 ［ 国外电子测量 ３ Ｊ ． 林传骝 ． （ ） ： 技术 ， １ ９ ９ ８， ５ ２ ８－２ ８． ［ ］ ］ 赵玉龙 ． 某型弹载二次电源 设 计 ［ 现代电子 ４ Ｊ ． 屠 径， （ ） ： 技术 ， ２ ０ １ ２， １ ０ １ ４ ７－１ ４ ９． ［ ］ 郑耀 林 ， 黄 传 明． 开关稳压电源的原理及发展 ５ 熊文静 ， ［ ］ （ ） ： 仪器仪表用户 ， Ｊ ． ２ ０ ０ ７， ２ ６－７．
０ 引言
孔 加 工是 金 属 切削 加 工中 最 重 要的 工 序 之 一， 用于钻削的钻头的 生 产 制 造 和 加 工 显 得 尤 为 重 要 。 — —磨 沟 机 进 行 加 钻头螺 旋 槽 一 般 采 用 专 用 设 备 — 工 。 台达数控系统可作为直柄麻花钻螺旋槽加工的 磨沟机自动控制系统 。
２ 系 统 硬 件
《 （ ） 机械与电子 》 ２ ０ １ ３ ８
台达数控系统的磨沟机自动控制系统
２． ２． ２ 伺服 驱动 器控 制方 式 系统选用半闭环控制方式的基本构成如图 ３ 所 示。
图 ３ 半闭环控制伺服系统构成
伺服驱动器是 Ｃ Ｎ Ｃ 系统和伺服电机的连接桥 ， 梁 伺服驱 动 器 将 Ｃ Ｎ Ｃ 系统发出的信号放大为可 驱动伺服电机动作的脉冲信号 。 伺服电机本身带有 旋转编码器 ， 编码器 将 伺 服 电 机 的 动 作 速 度 及 角 位 移量反馈经 过 伺 服 电 机 驱 动 器 传 递 给 Ｃ Ｎ Ｃ 系 统， 然后系统对编码器的传递值进行相应的处理 。 同时