摘 要：本文主要介紹臺達(dá)B系列伺服、VE系列變頻器和中達(dá)通用型數(shù)控系統(tǒng)和在外圓磨床上的應(yīng)用。利用中達(dá)通用型數(shù)控系統(tǒng)的高開放性來實(shí)現(xiàn)區(qū)別于其它數(shù)控機(jī)床直觀輸入的技術(shù)創(chuàng)新，達(dá)到操作簡易、提高效率的效果。
關(guān)鍵詞：伺服；通用型數(shù)控系統(tǒng)；外圓磨床；高開放性；直觀輸入
1 引言
外圓磨床是對胚件外圓進(jìn)行研磨，并對胚件尺寸精加工、同時通過精加工實(shí)現(xiàn)胚件表面光潔度。因此，外圓磨床是加工精度很高的機(jī)床。而其加工的工件也相對固定，這就給中達(dá)通用型數(shù)控系統(tǒng)提供了展現(xiàn)高開放性的很好平臺。
中達(dá)通用型數(shù)控系統(tǒng)的顯示畫面、內(nèi)部PLC、I/O點(diǎn)規(guī)劃、內(nèi)部參數(shù)規(guī)劃都是開放的，可依照需求修改和規(guī)劃，能實(shí)現(xiàn)對相對固定工件加工數(shù)據(jù)的直觀輸入，不需修改G代碼程序，使操作者的工作簡單、簡化，提高效率。
2 外圓磨床工作原理
外圓磨床使用兩個伺服軸X、Y。電機(jī)帶動夾頭和工件旋轉(zhuǎn)，同時，砂輪也旋轉(zhuǎn)，工件和砂輪旋轉(zhuǎn)軸心是平行于X軸的兩個軸，旋轉(zhuǎn)方向相反，通過砂輪和工件表面的摩擦加工工件。兩個伺服軸X軸、Y軸的移動，改變工件的直徑和形狀。外圓磨床屬于精度較高的機(jī)床，對基臺、絲杠、數(shù)控系統(tǒng)、伺服的要求都比較高。傳統(tǒng)外圓磨床是用液壓帶動Y軸運(yùn)動，這使加工工件受到很大限制。使用數(shù)控之后，Y軸的位置和速度的可控性、NC程序的自動修整砂輪，使加工工件的范圍大大增大。
3 基于臺達(dá)自動化平臺的數(shù)控外圓磨床解決方案
由于使用需求和設(shè)計(jì)的不同，不同機(jī)床的機(jī)械和電氣設(shè)計(jì)也不盡同，中達(dá)通用型數(shù)控系統(tǒng)的開放性，能最大程度滿足每臺機(jī)床的特殊要求。
依托母公司臺達(dá)系列齊全的自動化產(chǎn)品，中達(dá)能以最經(jīng)濟(jì)、簡便、高效的方式，為機(jī)床客戶量制解決方案。采用由中達(dá)高開放性PUTNC-H4C-2數(shù)控系統(tǒng)、臺達(dá)ASDA-B伺服系統(tǒng)、VE系列變頻器組成的數(shù)控磨床整體解決方案，能使機(jī)床制造商、最終客戶都得到滿意服務(wù)與效益最大化。
3.1 PUTNC-H4C-2數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)
（1）開放式的系統(tǒng)架構(gòu)，內(nèi)含嵌入式PLC，能滿足各類制造商的不同要求。
（2）高清晰LCD液晶顯示，用戶可自行規(guī)劃畫面內(nèi)容。
（3）最多驅(qū)動3路伺服軸（X、Y、A）。
（4）配合PLC開發(fā)，可自定義按鍵功能，使操作更靈活。
（5）提供標(biāo)準(zhǔn)24點(diǎn)輸入和16點(diǎn)輸出，可選配I/O擴(kuò)展單元，56點(diǎn)輸入，64點(diǎn)輸出。
3.2 MCM數(shù)控參數(shù)修改
00012500 ;022 Tool #1 radius compensation
00000006 ;058 X-axis，Backlash compensation，0～255
00000027 ;059 Y-axis，Backlash compensation，0～255
00001500 ;061 X-axis，JOG Feed-rate & power-on G01 speed
00001500 ;062 Y-axis，JOG Feed-rate speed
00000010 ;064 X-axis，Resolution Denominator，(Encoder pulse)
00000004 ;065 X-axis，Resolution Numerator，(Ball-screw pitc
00000010 ;066 Y-axis，Resolution Denominator，(Encoder pulse)
00000004 ;067 Y-axis，Resolution Numerator，(Ball-screw pitc
00003000 ;079 X-axis，G00 Traverse speed limit
00003000 ;080 Y-axis，G00 Traverse speed limit
00000000 ;082 X-axis，Direction of motor rotation，0=CW，1=CCW
00000001 ;083 Y-axis，Direction of motor rotation，0=CW，1=CCW
00006000 ;093 X-axis，Software OT limit，(+) direction
00006000 ;094 Y-axis，Software OT limit，(+) direction
-09999999 ;096 X-axis，Software OT limit，(-) direction
-00342000 ;097 Y-axis，Software OT limit，(-) direction
00000256 ;136 X-axis，Home grid direction during HOME executio
00000256 ;137 Y-axis，Home grid direction during HOME executio
00000004 ;141 X-axis，Denominator，MPG resolution calc.
00000010 ;142 X-axis，Numerator，MPG resolution calc.
00000004 ;143 Y-axis，Denominator，MPG resolution calc.
00000010 ;144 Y-axis，Numerator，MPG resolution calc.
-00000001 ;161 X-axis Pitch Error mode
-00000001 ;162 Y-axis Pitch Error mode
00060000 ;164 X-軸導(dǎo)螺桿螺距誤差補(bǔ)償每段長度設(shè)定
00050000 ;165 Y-軸導(dǎo)螺桿螺距誤差補(bǔ)償每段長度設(shè)定
00000000 ;167 X-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-1
-00000002 ;168 X-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-2
-00000002 ;169 X-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-3
00000010 ;207 Y-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-1
00000006 ;208 Y-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-2
-00000004 ;209 Y-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-3
-00000008 ;210 Y-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-4
00000002 ;211 Y-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-5
-00000001 ;212 Y-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-6
-00000001 ;213 Y-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-7
3.3 加工變量定義
#300 工件樣式選擇
#301 工件1砂輪離工件X方向距離A
#302 工件1砂輪離工件Y方向距離B
#303 工件1第一段直徑C
#304 工件1第二段直徑D
#305 工件1第一段寬度E
#306 工件1第二段寬度F
#307 工件1砂輪寬度G
#308 工件1粗磨進(jìn)給量X1
#309 工件1半精磨進(jìn)給量X2
#310 工件1精磨進(jìn)給量X3
#311 工件1工進(jìn)速度F2
#312 工件1粗磨次數(shù)
#321 工件2砂輪離工件X方向距離A
#322 工件2砂輪離工件Y方向距離B
#323 工件2第一段直徑C
#324 工件2第二段直徑D
#325 工件2第一段寬度E
#326 工件2圓弧半徑R
#327 工件2砂輪寬度G
#328 工件2粗磨進(jìn)給量X1
#329 工件2半精磨進(jìn)給量X2
#330 工件2精磨進(jìn)給量X3
#331 工件2工進(jìn)速度F2
#332 工件2粗磨次數(shù)
#341 砂輪離金剛筆X方向距離A
#342 砂輪離金剛筆Y方向距離B
#343 砂輪厚度（只讀）
#344 砂輪修整量
#345 砂輪修整速度
#346 新砂輪修整量
3.4 NC程序范例
（1）新砂輪修整程序：新砂輪修整是要把一個新的平砂輪，修整成如圖4所示的砂輪，一側(cè)是一個一定半徑、一定弧度的圓弧。這個圓弧的半徑和弧度是根據(jù)待加工工件的圓弧的半徑和弧度計(jì)算所得，待加工工件如圖4中所示。
o0005
G65 P#460 L3 A#342 B2.
G65 P#464 L31 A12.5 B4200
G65 P#465 L32 A12.5 B4200
G65 P#466 L03 A12.5 B#465
G65 L1 P#461 A0
G00 Y-#460
X-#341
G01 V-2. F#345
N10
G03 U-#466 V#464 R12.5
G02 U#466 V-#464 R12.5
V-16.
V15.960
G65 L2 P#461 A#461 B1
G65 P10 L84 A#461 B250
G01 V-0.01
G03 U-#466 V#464 R12.5
G02 U#466 V-#464 R12.5
V-10.
V10.
G01 V0.005
G03 U-#466 V#464 R12.5
G02 U#466 V-#464 R12.5
V-10.
V10.
M02
（2）工件2加工程序： 因?yàn)榧庸すぜ纳拜喴粋?cè)有圓弧型，所以需使用刀具半徑補(bǔ)償?shù)闹噶頖40、G41、G42。需要在MCM參數(shù)中做出設(shè)定：00012500 ;022 Tool #1 radius compensation（第一組R刀具半徑補(bǔ)正值設(shè)定）。
o0002
G65 P#430 L3 A#322 B20.
G65 P#431 L2 A#321 B12.5
G65 P#432 L3 A#431 B#326
G65 L1 P#433 A0
N20
G00 Y-#430
X-#321
G41 X-#431 Y-#430 D1
U-#328 V-#328
G01 V-35. F#331
G03 U#326 V-#326 R#326
G01 V#326
G40 X-#432 Y-#430
G65 L2 P#433 A#433 B1
G65 L84 P20 A#433 B#332
U-#329 V-#329
G01 V-35. F#331
G03 U#326 V-#326 R#326
G01 V#326
G40 X-#432 Y-#430
U-#330 V-#330
G01 V-35. F#331
G03 U#326 V-#326 R#326
G01 V#326
G40 X-#432 Y-#430
M02
4 臺達(dá)伺服系統(tǒng)與變頻器
4.1 ASDA-A系列交流伺服系統(tǒng)
ASDA-A系列進(jìn)階型交流伺服系統(tǒng)和ASDA-B標(biāo)準(zhǔn)型交流伺服系統(tǒng)是臺達(dá)電子集團(tuán)分別于03年和05年推出的2款主流伺服產(chǎn)品，能夠全方位滿足工業(yè)用戶的需求，特別在CNC機(jī)床的應(yīng)用上，性能表現(xiàn)更加優(yōu)異。臺達(dá)伺服針對于CNC機(jī)床領(lǐng)域特點(diǎn)：
（1）內(nèi)建完整的三種（位置/速度/轉(zhuǎn)矩模式）基本控制機(jī)能，可以方便的和上位控制器連接。
（2）動態(tài)響應(yīng)性好，伺服整定時間1ms、空載狀態(tài)下-3000RPM～3000RPM的加速時間10ms。
（3）PDFF（Pseudo-DerivativeFeedbackandFeedforward）強(qiáng)健式控制架構(gòu)相應(yīng)更快速、對外部干擾有更強(qiáng)的抑制補(bǔ)償能力，從而能夠保證車刀切削瞬間，或其它外力突然介入時，伺服定位或定速被影響很少，如圖5所示。
（4）伺服的自動增益調(diào)整功能，能自動評估負(fù)載情況并合理設(shè)置伺服增益，從而使伺服調(diào)試更簡單、更快捷，且伺服定位更精準(zhǔn)，無超越量和加速度過沖。
（5）提供共振抑制功能和低通濾波器功能，能有效彌補(bǔ)機(jī)械的不足和缺陷。
（6）臺達(dá)ASDA-A系列進(jìn)階型交流伺服系統(tǒng)更具有分度定位功能，配合CNC系統(tǒng)PLC的I/O規(guī)劃，能輕松實(shí)現(xiàn)伺服刀庫控制。
4.2 臺達(dá)VFD-VE系列磁束向量控制交流變頻器
VFD-VE系列是臺達(dá)為滿足高端市場于2007年推出的一款全新產(chǎn)品，其頻率輸出范圍為0～600Hz，而V2H型的輸出更高達(dá)3600Hz，完全能滿足CNC機(jī)床高速主軸的控制需求。利用獨(dú)特位置控制功能，配合H4CL-T系統(tǒng)的C軸機(jī)能亦可實(shí)現(xiàn)主軸任意角度分度功能。
VFD-VE系列交流變頻器特點(diǎn)：
（1）內(nèi)置V/F，向量控制；轉(zhuǎn)矩控制，以及位置控制功能。
（2）頻率輸出范圍為0～600Hz，高端機(jī)型的輸出更高達(dá)3600Hz。
（3）速度控制精度：FOC+PG閉回路控制，可達(dá)+/-0.02%。
（4）低速力矩：0.5HZ可達(dá)150%。
（5）可做馬達(dá)參數(shù)和負(fù)載慣量估測以及高速弱磁曲線估測功能。
（6）機(jī)械煞車控制功能、瞬時停電時減速功能。
（7）馬達(dá)溫度回授保護(hù)（PTC）功能。
5 結(jié)束語
當(dāng)今加工業(yè)飛速發(fā)展，而自動化產(chǎn)品在加工業(yè)大量應(yīng)用�？梢钥闯觯庸ば袠I(yè)正在整體向自動化控制邁進(jìn)。中達(dá)通用型數(shù)控系統(tǒng)具有高開放性、高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，在很多專用加工機(jī)械上都有很大的發(fā)展空間和潛力，再配合中達(dá)其他自動化產(chǎn)品——如伺服系統(tǒng)、變頻器、編碼器、導(dǎo)軌絲杠等，組成的整體解決方案，不僅能使客戶的機(jī)床產(chǎn)品在穩(wěn)定性和質(zhì)量上都有質(zhì)的飛躍，而且也能使機(jī)床所加工出來的產(chǎn)品，在質(zhì)量和效率上都有很大程度提高。
