同步主轴 沈阳计算所高精数控实验室

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1、同步主轴 沈阳计算所高精数控实验室张孟豪 文档来源 FB2 0211 en en US ExtendedFunctions 14S3 SynchronousspindleFB1 0211 en en US BasicFunctions 16S1 Spindles0i D连接功能B 64303CM 1 011 9电子齿轮箱6 9多边形加工戴永顺 SINUMERIK840D 电子齿轮箱功能的应用 今日机床 2010 9 71 73 大纲 主轴同步主轴同步主轴应用 主轴功能 由NC控制的主轴根据不同的机床类型具有如下的功能 预置主轴旋转方向 M3 M4 预置主轴转速 S 主轴无定向准停 M5 主轴定

2、位 SPOS 变速换档 M40到M45 恒定切削速度 G96 在主轴或电机上安装位置测量编码器切削螺纹 攻丝 G33 G34 G35 G331 G332 G63 旋转进给 G95 主轴模式 控制模式定位模式摆动模式同步模式如果主轴和进给轴使用相同的电机 主轴可以从主轴模式切换到进给轴模式 控制模式 速度控制模式 速度控制模式适合于恒定速度 主轴速度或切削速度 加工零件当使用M3 M4 M5或者SPCOF时候激活速度控制模式位置控制模式 位置控制模式适合于长期需要跟踪主轴位置或者以设定值连接激活同步主轴的情况使用SPCON M70时候激活位置控制模式 摆动模式 作用 通过摆动方式运行使变速换档变

3、得方便容易开始 当预置的变速档不同于当前的变速档时 会设置接口信号 变速换档 进入摆动模式结束 通过信号 已经完成变速换档 V38032000 3 使NCK获得新的变速档已开始运行 ISV380 x2000 0到 2 实际变速档 摆动运行方式结束总结 当需要改变当前变速档时 需要进入摆动模式 定位模式 作用 主轴将在定义的位置处停止 定位控制将一直有效直到被取消前提条件 一定要有主轴实际位置编码器过程 如图 同步模式 同步模式又被称为同步主轴操作 在同步模式激活前 跟随 伺服轴 必须切换到位置控制模式 耦合 跟随轴与引导轴的耦合 激活时 跟随轴的同步运行被激活 耦合释放时 跟随轴从同步模式切换

4、到开环控制模式 使用COUPON 耦合激活函数 跟随轴从定位模式进入同步模式跟随轴的同步模式激活后 接口信号报告给PLCIS Synchronousmode DB31 DBX84 4 1 使用COUPOF 耦合释放函数 跟随轴从同步模式退出注 同步模式的具体描述见第二节 进给轴模式 作用 使用TRANSMIT进行端面加工或使用TRACYL进行外表面加工时 主轴作为进给轴来使用前提条件 主轴可以从主轴运行模式转换成进给轴模式 旋转轴 但要在这两种模式下均使用普通电机 在进给轴模式下需要有位置实际值编码器 同步主轴 同步主轴概述同步主轴编程其他信息 同步主轴概述 应用 给定一个不等于1的 引导主轴

5、和跟随主轴之间的传动比后 可以进行多棱加工 多角车削 飞速递交工件 同步主轴概述 同步主轴概述 描述 同步主轴概述 功能 同步主轴功能可以使得两个主轴 跟随主轴FS和引导主轴LS 实现位置和速度的同步运行速度同步 nFS k nLSk可以为分数 可以有正负位置同步 FS LS 为位置偏移 可以是0 到360 同步主轴概述 跟随主轴数量 一个引导主轴对应的跟随主轴数量由机床的承载能力决定 原则上可以有任意多个跟随轴同时和引导轴耦合 一个通道最多有两对耦合激活与释放 零件程序指令可以激活或者释放一对同步主轴 同步主轴概述 同步模式可实现下列功能 FS和LS相同的速度nFS nLS 传动比k 1FS

6、和LS同向或者方向旋转通过设置传动比正或者负 正同向 负反向旋转 FS和LS以不同的速率运行传动比k 1FS和LS可设定的角度位置偏移 FS LS FS和LS在一定的角度位置偏移下以同步速度运行在运动中或者静止中激活耦合所有的控制模式 定位控制模式对引导轴有效同步操作未激活 FS和LS可以按所有的主轴模式运行传动比可以在运动中改变主轴同步耦合开启时 FS和LS的offset可以改变 同步主轴编程 句法 同步主轴编程 COUPDEF用来定义一个耦合 COUPDEF 程序段切换特性 耦合方式 耦合要明确的定义LS和FS其他参数可以仅在需要改变时候编程最后有效状态适用 定义之后可能也改变参数设置 同

7、步主轴编程 定义同步主轴的定义可以是机床数据配置 也可以通过用户程序定义配置的耦合 在配置耦合时 引导主轴和跟随主轴通过机床数据定义 在零件程序中无法修改配置的主轴 但可以通过COUPDEF在零件程序中设定其参数 前提条件 未写保护 用户定义的耦合 通过COUPDEF可以在零件程序中重新定义或修改耦合 如果已有一个耦合运行生效 则在重新定义前必须先通过COUPDEL删除该耦合 同步主轴编程 保护 MD21340 MC COUPLE IS WRITE PROT 1用来定义配置耦合参数 传动比 程序段切换方式 耦合方式 能否在零件程序中被改变值为0时 可以在零件程序中通过COUPDEF改变同步参数

8、值为1时 不可以在零件程序中通过COUPDEF改变同步参数 同步主轴编程 传动比 传动比以分离的分子和分母编程 因此可以很精确的指定传动速率 K 传动比参数分子 传动比参数分母K为负时 表示FS和LS以相反的方向旋转配置的耦合的传动比参数可以在SD42300 COUPLE RATIO 1 n 中定义注 该值可以在零件程序中用COUPDEF FS LS 传动比参数分子 传动比参数分母 改变 用户定义的耦合的传动比参数只能用COUPDEF输入 同步主轴编程 耦合方式 DV 设定值耦合 用于位置控制操作 两个主轴的控制的动态响应值应尽量一致AV 实际值耦合 用于引导轴没有位置控制 或者允许控制有较大

9、偏差的耦合 跟随轴的设定值来源于引导轴的实际值 实际值耦合的控制精度要差于设定值耦合VV 速度耦合 速度耦合对跟随轴和引导轴需要很低 不需要位置控制和位置测量系统 速度耦合不能定义位置偏移 同步主轴编程 例子COUPDEF SPI 2 SPI 1 1 0 1 0 FINE DV COUPDEF S2 S1 1 0 4 0 COUPDEF S2 SPI 1 1 0 默认设置 传动比参数分子 1 0 传动比参数分母 1 0 程序切换特性 IPOSTOP 耦合方式 DV 设定值耦合 同步主轴编程 COUPON用于激活同步模式和耦合 COUPON S2 S1 激活采用任意角度基准的引导主轴和跟随主轴之

10、间的耦合 COUPONC FS LS 激活同步主轴耦合后 跟随主轴当前生效的转速 M3S 或M4S 被叠加 位置偏移不能被改变 COUPON S2 S1 激活带角度偏移的引导主轴和跟随主轴之间的耦合 用于成型工件中位置同步的耦合以正方向旋转的引导主轴的0 位置为基准取值范围 0 359 999 COUPON S2 S1 30 注 即使耦合已经激活 也可以用这种方式改变角度偏移 同步主轴编程 程序段切换特性在激活耦合时或者改变已经激活了的耦合的传动比 位置偏移时进行程序段切换在编程程序段切换特性时 可以采用简化的写入方式 NO 立即切换 缺省设置 FI 达到 精同步 切换 CO 达到 粗同步 切

11、换 IP 达到IPOSTOP 即在设定值同步后 在程序中有WAITC等待同步条件 同步主轴编程 WAITC可以设定程序段切换的特性 包括粗同步 精同步 IPOSTOP 如果没有规定同步运行条件 则COUPDEF定义时指定的程序段切换特性生效 示例 等待达到COUPDEF中指定的同步运行条件WAITC S2 等待达到跟随主轴S2上的同步运行条件FINE 和跟随主轴S4上的COARSE WAITC S2 FINE S4 COARSE 同步主轴编程 同步主轴编程 激活 注意事项 在耦合激活前 下面条件必须被必须被满足 否则将产生警报1 耦合必须已经被定义 可以是配置的也可以使用户定义的 2 耦合使用

12、的主轴必须在通道中已经定义3 跟随轴被分配给通道4 如果耦合方式使用DV 给定值耦合 AV 实际值耦合 跟随轴必须有位置测量系统 如果耦合方式是DV 引导轴必须有位置测量系统5 在激活前 变速档必须已经选择 激活后 变速换挡和摆动模式都是不允许的 同步主轴编程 COUPOF解除耦合 解除耦合 并立即切换程序段 COUPOF S2 S1 指定引导主轴 COUPOF S2 未指定引导主轴 在越过解耦位置后解除耦合 越过解耦位置后切换程序段 COUPOF S2 S1 150 跟随主轴解耦位置 150 COUPOF S2 S1 150 30 跟随主轴解耦位置 150 引导主轴解耦位置 30 不管是配置

13、的耦合 还是用户定义的耦合 使用COUPOF解除后 两个主轴都是变为独立的 使用COUPOF解除耦合后 FS切换到控制模式 同步主轴编程 COUPOFS解除耦合并停止跟随主轴通过COUPOFS可将耦合的解耦特性设置为跟随主轴停止 解除耦合 并停止跟随主轴 立即切换程序段 COUPOFS S2 S1 指定引导主轴 COUPOFS S2 未指定引导主轴 越过解耦位置后解除耦合 并停止跟随主轴 越过解耦位置后切换程序段 COUPOFS S2 S1 150 跟随主轴解耦位置 150 同步主轴编程 删除耦合COUPDEL通过COUPDEL可以删除耦合 COUPDEL S2 S1 指定引导主轴 COUPD

14、EL S2 未指定引导主轴 注意 COUPDEL可以作用在激活的耦合相当于使用COUPOF FS LS 后删除 同步主轴编程 COUPRES用来重新激活配置的耦合参数COUPRES FS LS 删除通过COUPDEF改变的参数COUPRES用来恢复配置的耦合的参数 或者把用户定义的耦合设置成默认参数 同步主轴编程 示例1 引导主轴和跟随主轴同步工作 同步主轴编程 同步主轴编程 示例2 示例 传送转速差运动在之前的跟随主轴编程中 使用COUPON激活耦合 同步主轴编程 在之前的跟随主轴编程中 使用COUPONC激活耦合 位置控制的自动激活与释放 速度控制模式下对DV反应在DV 给定值耦合 模式下

15、 COUPON COUPONC和COUPOF COUPOFS可以根据需要激活或者释放引导轴的定位模式 在SPCON未被重新编程的情况下 如果有多个跟随轴 第一个DV激活引导轴的定位模式 最后一个DV释放引导轴的定位模式 注 引导轴不需要跟跟随轴在同一个通道内 位置控制的自动激活与释放 自动激活位置控制根据耦合类型 COUPON和COUPONC对位置控制的影响如下 在第一个与引导轴以DV类型耦合激活时 引导轴激活位置控制 位置控制的自动激活与释放 自动释放位置控制根据耦合类型 COUPOFandCOUPOFS对位置控制的影响如下 无位置参数的COUPOF和COUPOFS跟随轴的速度控制模式激活

16、使用COUPFS激活定位模式 如果跟随轴在之前使用SPCON进入位置控制模式 位置控制不会释放 如果引导轴使用SPCON激活的位置控制模式 则引导轴的位置控制不会释放 如果是因为DV耦合 引导轴激活位置控制 则释放最后一个DV耦合的跟随轴时 引导轴的位置控制释放 通过机器数据配置同步主轴 1 耦合参数通过机器数据每个通道仅能配置一个同步主轴耦合定义耦合哪些主轴 耦合应该有哪些特征是必需的以下参数可以为同步主轴固定配置耦合通道特殊数据MD21300 MC COUPLE AXIS 1 n 这个机器数据定义两个主轴组成耦合 跟随轴n 0 引导轴n 1 n的值设置为0意味着没有通过机器数据配置同步主轴 下面的机器数据的耦合参数也就没有意义不能通过零件程序改变耦合的配置的引导轴和跟随轴 通过机器数据配置耦合参数 2 传动比传动比通过设定分子 分母两个速度参数 通道特殊数据SD42300 SC COUPLE RATIO 1 n 传动比k 分子 分母 SC COUPLE RATIO 0 SC COUPLE RATIO 1 如果没有被写保护 可以通过零件程序改变 使用COUPDEF指令 程序段切换通道