xwt-4型槽筒轴交流伺服数控系统
王新社 侯耀奇 姜文喜 (西安微电机研究所710077)
摘 要针对槽筒轴专机要求，给出了系统总体框图，提出并实现了轴类零件表面闭合曲线连续加工的软件设计思想。解决了闭合曲线连续加工端头抛物线与刀具旋转运动控制技术难点，使专机比原加工中心加工该类零件提高工效近10倍。
叙 词 交流伺服系统数控系统轴加工
1 引 言
在纺织行业，经常加工轴类零件表面闭合曲线槽。在加工过程中，要往复循环上百次，每循环一次进刀一次。国内目前还没有此类数控系统和专用加工机床。80年代，国内等大型骨干纺织机械厂从德国引进机械自动化专用机床加工此类零件，采用凸轮控制，机床零件易磨损，更换不同加工工件时，比较麻烦。另一种加工方法采用进口加工中心铣削加工，8h加工一个工件，工效很低，加工费用较高。因此，厂方提出研制槽筒轴专机数控设备，提高加工效率。
2总体方案
为了确保系统的可靠性和加工光洁度指标，选择交流伺服驱动单元作为执行部件，它低速运行平稳，动态的响应快，跟踪误差小，是保证加工精度与光洁度指标的关键单元。ibm-pc工控机防尘、防振、抗干扰性能好，软件支持丰富，选为控制核心。采用台湾友莱公司mcs- 4020因坐标数控伺服卡，完成位置控制与插补功能，选择华远公司hy-6110抗干扰输入输出接口板。由于该系统数学计算复杂，人机界面要求高，用c语言开发速度快，效果好[1，2]。
pc机主要进行空间曲线解析处理，人机界面通讯，汉字菜单操作，并向伺服卡下达各种控制命令，使整个系统有序工作。图1为系统总体框图。
3技术要求
a．实现x、y、z、b四坐标三联动交流伺服系统控制，x轴控制拖板前后运动，z轴控制拖板左右运动，y轴控制刀具旋转运动，b轴控制工件旋转运动，见图2。x、z、b轴选用西安微电机研究所生产的115stg01电机，转矩9nm，y轴选用115stg02电机，转矩3. 6nm。x、z、b三轴驱动单元采用西安微电机研究所生产的jsi-15单元，y轴采用jsl- 08驱动单元。
b．x、z轴最小编程单位0.001mm，脉冲当量为0.000 25mm，即编程2.5mm电机转1圈。y轴、b轴编程最小单位0. 001。y轴脉冲当量1. 08，b轴脉冲当量o．144r，即b轴编程24。工件转1圈，y轴编程180度，y轴刀具转1圈。
c．在往复加工轴类工件表面闭合曲线槽时不停顿，连续进刀、退刀。闭合曲线中间为等螺旋线，两头为抛物线，抛物线与中间螺纹线相切，这使抛物线缠绕在轴类工件表面，形成空间曲线。
d．在加工过程中，成形刀平面耍始终保持与曲线槽切削点切线垂直．即保证槽宽等于成形刀刀宽。
e．可实现与其它pc机通讯，实现微机间联网。
f．可自动、手动操作运行。
g．具有汉字菜单显示操作。
h．具有机械零点和速度倍率选择旋钮。
4 mcs-4020伺服卡介绍[3]
为了缩短开发周期，集中精力解决技术难点，选择成熟伺服控制产品-mcs4020伺服卡。主要技术指标为：
a．以pc-at式相容电脑为主机的智慧型伺服控制器。
b．可四轴同动，可任意三轴联动。
c．具有精密定位速度伺服控制。
d．可两轴圆弧、直线插补运动。
e．可三轴螺旋线插补运动。
f．可执行主从伺服控制。
g．各轴有独立的limit switch和homeswitch，且软件设定高或低电平有效。
h．12位dac输出。
i．软件调节pid filter参数。
j．encoder a/b phase信号可软体规划。
k．系统参数可存于eeprom中。
5技术难点
根据技术要求，闭合曲线中间为等距离螺旋线，两头为空间抛物线，并且在 |
