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摘要:本文討論軋鋼輥刻花機(jī)工藝的項(xiàng)目集成方案，介紹了臺達(dá)伺服系統(tǒng)和意圖H4數(shù)控系統(tǒng)在軋鋼輥刻花機(jī)上的應(yīng)用,并對伺服和數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)配合從使用角度作了詳細(xì)說明。

關(guān)鍵:數(shù)控系統(tǒng) 臺達(dá)伺服系統(tǒng) 項(xiàng)目集成

Abstract:It is discussed to the project integration for steel rolling chiselling flower machine in this paper. And also it is introduced to the application of DELTA servo system and numerical control system H4 in the steel rolling chiselling flower machine. Finally from the hierarchy of application it is explained in detail to parameter assort between servo and numerical control system.
Key Words:Numerical control system DELTA servo system Project integration
中圖分類號] TP273 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] B 文章編號

1 引 言
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代制造業(yè)對機(jī)械加工提出了愈來愈高的要求,數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛.生產(chǎn)的發(fā)展使許多原有的機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)和加工過程中越來越無法滿足人們對高精度高效率的要求，反過來又促進(jìn)了數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)在機(jī)械加工行業(yè)的大面積使用，使數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)里的受眾率大大提高。本文結(jié)合基于臺達(dá)伺服DELTA-ASDA的H4-M數(shù)控系統(tǒng)在鋼輥刻花機(jī)上的應(yīng)用, 對加工控制相關(guān)技術(shù)工藝和技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)作簡要討論. 眾所周知, 鋼輥刻花機(jī)是軋鋼廠最主要的輔助加工設(shè)備之一,與文中討論控制方案配套的是飛刀式鋼輥刻花機(jī)(機(jī)械結(jié)構(gòu)上含有擺頭刻字刀), 這種刻花機(jī)已經(jīng)在首鋼,包鋼和通鋼等大中型鋼廠里使用, 它較以往單擺頭式的鋼輥刻花機(jī), 加工效率和加工精度都有大幅度的提高, 以前使用擺頭式的加工一個輥槽需要30min, 而使用飛刀式的僅僅需要20min, 從而使加工效率提高了三分之一. 基與以上的優(yōu)點(diǎn), 顯然基于DELTA-ASDA臺達(dá)伺服的H4-M系統(tǒng)的控制方案在軋鋼輥雕刻機(jī)上一定會有廣闊的應(yīng)用空間.

2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
軋鋼輥刻花機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示, 它由以下部分組成:臺達(dá)伺服DELTA-ASDA, 意圖數(shù)控系統(tǒng)PUTNC-H4-M,臺達(dá)M TAPE變頻器和意圖手搖輪PUMPG-BA4SI等組成.


圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

3 技術(shù)要求和工藝說明
軋鋼輥雕刻機(jī)如圖2所示。客戶實(shí)際是使用五軸控制加工飛刀、刻子擺頭和工件夾頭對螺紋鋼軋鋼輥進(jìn)行刻花刻字, 其中各軸的命名以及功能：X軸, 控制飛刀刻花深度的橫向進(jìn)給軸; Y軸, 控制工件夾頭按指令進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸; Z軸,控制刻字?jǐn)[頭的旋轉(zhuǎn)軸; A軸, 控制飛刀按指令旋轉(zhuǎn)的刻花的旋轉(zhuǎn)軸; B軸, 控制飛刀縱向移動跳槽的進(jìn)給軸。
各軸的具體機(jī)械運(yùn)動以及伺服功率：X、B軸為直線運(yùn)動軸, 使用螺距為6mm的滾珠絲桿且伺服電機(jī)的連接都為直連方式，X軸是由系統(tǒng)控制的可以按照指令運(yùn)動而且,電機(jī)功率為1.5kW.B軸是由一個手搖控制的,伺服采用的是位置控制模式利用多個齒輪比進(jìn)行速度切換,可以說是一個脫離系統(tǒng)以外的單獨(dú)軸；Y、A、Z軸的旋轉(zhuǎn)軸減數(shù)比分別為72:1,2:1,1:1,由系統(tǒng)自動進(jìn)行控制而與手搖無關(guān),其電機(jī)功率分別為3kW,2kW,1.5kW, 編碼器脈沖倍率都設(shè)為2倍, 而不是通常的4倍。



圖2 軋鋼輥雕刻機(jī)

4 數(shù)控及伺服系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)
關(guān)于數(shù)控及伺服系統(tǒng)的工作原理比較簡單，不必多述，這里僅給出數(shù)控及伺服系統(tǒng)操作運(yùn)行時(shí)的相關(guān)參數(shù)，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置的類似界面如圖3所示。



圖3系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面

（1）數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)
1）關(guān)于各軸的基礎(chǔ)參數(shù)
0118: 00000005 X軸電子齒輪比分母（根據(jù)機(jī)械減數(shù)比設(shè)定）
0119: 00000003 X軸電子齒輪比分子
0120: 00000375 Y軸電子齒輪比分母
0121: 00000360 Y軸電子齒輪比分子
0122: 00002500 Z軸電子齒輪比分母
0123: 00006000 Z軸電子齒輪比分子
0124: 00000001 A軸電子齒輪比分母
0125: 00000036 A軸電子齒輪比分子
0160: 00000004 X馬達(dá)反饋編碼器脈沖倍率值
0161: 00000002 Y馬達(dá)反饋編碼器脈沖倍率值
0162: 00000002 Z馬達(dá)反饋編碼器脈沖倍率值
0163: 00000002 A馬達(dá)反饋編碼器脈沖倍率值
0253: 00000000 X為0是直線軸，為1是旋轉(zhuǎn)軸
0254: 00000001 Y為0是直線軸，為1是旋轉(zhuǎn)軸
0255: 00000001 Z為0是直線軸，為1是旋轉(zhuǎn)軸
0256: 00000001 A為0是直線軸，為1是旋轉(zhuǎn)軸
2）有關(guān)Y、A軸回原點(diǎn)速度的參數(shù)
0136: 00002000 X回機(jī)械原點(diǎn)的第一段速度（mm/min）
0139: 00001500 A回機(jī)械原點(diǎn)的第一段速度（mm/min）
0142: 00000040 X回機(jī)械原點(diǎn)時(shí)，編碼器尋找GRID信號速度（mm/min）
0145: 00000150 A回機(jī)械原點(diǎn)時(shí)，編碼器尋找GRID信號速度（mm/min）
回原點(diǎn)速度有關(guān)的參數(shù)表明，Y、A軸回原點(diǎn)速度都比較低是因?yàn)閅、A軸的機(jī)械減數(shù)比都比較大，降低回原點(diǎn)速度可以保證回零精度。
（2）伺服系統(tǒng)參數(shù)
A軸
P1-01=2， 設(shè)定伺服控制模式為速度模式
P2-04=1758， 速度控制增益
P2-06=35， 速度積分補(bǔ)償
P2-25=8， 共振抑制低通濾波
P2-26=257， 外部干擾抵抗增益
P2-10=101， Servo ON信號常OFF
B軸
P1-00=0，設(shè)定伺服接受脈沖命令的型式
P1-01=0，設(shè)定伺服控制模式為位置模式
P1-44=5，電子齒輪比分子
P1-45=3，電子齒輪比分母
P2-12=143，切換電子齒輪比, ×10
P2-12=144，切換電子齒輪比，×100
P2-60=50， 第二電子齒輪比分子
P2-61=500，第三電子齒輪比分子
X軸
P1-01=2，設(shè)定伺服控制模式為速度模式
P2-04=1318，速度控制增益
P2-06=28，速度積分補(bǔ)償
P2-25=8， 共振抑制低通濾波
P2-26=301，外部干擾抵抗增益
P2-10=101，Servo ON信號常OFF
Y軸
P1-01=2，設(shè)定伺服控制模式為速度模式
P2-04=989，速度控制增益
P2-06=35， 速度積分補(bǔ)償
P2-25=7， 共振抑制低通濾波
P2-26=237，外部干擾抵抗增益
P2-10=101，Servo ON信號常OFF
Z軸
P1-01=2，設(shè)定伺服控制模式為速度模式
P2-04=1570，速度控制增益
P2-06=50，速度積分補(bǔ)償
P2-25=5，共振抑制低通濾波
P2-26=201，外部干擾抵抗增益
P2-10=101，Servo ON信號常開OFF
以上伺服的增益參數(shù),都是通過使用臺達(dá)伺服調(diào)試軟件GAIN.EXE根據(jù)不同的JL/JM負(fù)載慣量比和不同的響應(yīng)頻寬BW計(jì)算出來的。由于電機(jī)的功率都很大,對電機(jī)的鋼性要求很高,所以增益最好都盡量調(diào)整的高一些,以滿足加工的實(shí)際要求。
（3）加工程序簡介(G代碼程序)
刻花程序如下：
N01 G01 B-175. F100000 （刀至起始點(diǎn)）
N02 G65 L87 P03 A23 B34 (加工循環(huán),起始行03 終止行23 循環(huán)次數(shù)35次)
N03 G01 X0.05 F100 (進(jìn)刀)
N04 G65 L87 P05 A06 B45 （ 總槽數(shù)+1的一半-6） H4-M數(shù)控系統(tǒng)
N05 G01 B-240. Y4.269 F150000 （Y是螺旋分度y）
N06 G01 B-120. Y2.721 F200000 （Y是2倍槽間距- y=y'）
N08 G65 L87 P09 A10 B2 (加工循環(huán),起始行09 終止行10 循環(huán)次數(shù)3次)
N09 G01 B-240. Y4.269 F150000
N10 G01 B-120. Y9.711 F200000（4倍的槽間距-y）
N14 G65 L87 P15 A16 B45 （總槽數(shù)-1的一半-5）
N15 G01 B-240. Y4.269 F150000
N16 G01 B-120. Y2.721 F200000
N18 G65 L87 P19 A20 B1 (加工循環(huán),起始行19 終止行20 循環(huán)次數(shù)2次)
N19 G01 B-240. Y4.269 F150000
N20 G01 B-120. Y9.711 F200000
N22 G01 B-240. Y4.269 F150000
N23 G01 B-120. Y2.751F200000 （y'+累積誤差）
N26 M30 (程序結(jié)束)

5 結(jié)束語
以上從使用角度簡要討論了H4-M數(shù)控系統(tǒng)結(jié)合DELTA-ASDA臺達(dá)伺服在軋鋼輥雕刻機(jī)上的應(yīng)用方案，它較以往單擺頭式的鋼輥刻花機(jī),加工精度有大幅度的提高,加工效率提高了三分之一，是一種值得推廣的 應(yīng)用方案。

參考文獻(xiàn)[略]

作者簡介
李曉東 男 現(xiàn)供職于臺達(dá)公司伺服數(shù)控產(chǎn)品處。