摘要：本文介紹了基于三菱E60數控系統(tǒng)的主軸定位的一種新方法，該方法使用宏程序和多點分度定位指令實現了非直連型主軸的無同期編碼器定位，對有特殊要求的工作機床有實際意義。

　　關鍵詞：數控機床；主軸定位；宏程序；多點分度指令

　　1.問題的提出

　　某客戶的立式專用銑床配用三菱E60數控系統(tǒng)，

　　其主軸驅動器型號：MDS-B-SPJ2-75；

　　主軸電機型號：SJ-PF-7.5；

　　主軸與主軸電機之間通過同步齒輪皮帶連接，減速比2：1

　　要求主軸能夠定位；

　　三菱數控系統(tǒng)（E60）對于主軸定位有如下限制：

　?。?）主軸與主軸電機1:1連接，可以使用主軸內置編碼器（簡稱PLG）直接定位；

　?。?）當主軸與主軸電機不是1:1連接時，不能使用主軸內置編碼器（PLG）直接定位。要求在主軸上安裝一編碼器（簡稱ENC）用以檢測主軸的實際位置，將該編碼器（ENC）的信號輸入到“基本I/O”的“同期編碼器接口”，通過使用同期編碼器實現定位。

　　但是客戶的機械設計和制造已經完成，沒有空間安裝“同期編碼器”，而該機床又必須實現主軸定位功能，用以完成精密鏜孔后的退刀動作。

　　針對客戶的特殊要求，能否在不使用“同期編碼器”的條件下，實現主軸定位呢？

　　2.對主軸定位的簡要分析

　　主軸定位是控制系統(tǒng)檢測到主軸電機編碼器（PLG）的“Z向脈沖”后，在“Z向脈沖”位置停止。主軸電機編碼器每轉一圈就發(fā)出一“Z向脈沖”，在主軸與主軸電機1:1連接時，主軸可以定位在“Z向脈沖位置”，而在主軸與主軸電機2:1連接時，主軸就可能停止在2個位置，（簡稱“1位”和“2位”）兩個位置之間相差180°，控制系統(tǒng)本身不能判斷到底定位在那個位置，那么現在的問題不是系統(tǒng)不能定位，而是轉化為對定位位置的判斷，如果系統(tǒng)內部不能判斷，則可以通過外部信號進行檢測判斷。

　　假定加工要求的定位位置為“1位”，如果定位位置不在1位，而是定位在“2位”，由于主軸當前位置為“1位”，有了基準，則可以通過控制系統(tǒng)的“多點分度定位功能”重新進行一次定位，使其定位在“1位”。

　　或者通過檢測其定位位置，改變后續(xù)加工程序的流程，也可以滿足其加工要求。

　　3.主軸定位的新方案

　　經過與客戶溝通，決定采用以下方案：

　　1.在主軸上部安裝1個檢測開關，用該檢測信號來檢測主軸定位的實際位置。

　　2.通過PLC程序的處理和宏程序處理來解決“二次定位”的問題。

　　4.自動及手動模式下的程序處理；

　　4.1自動模式下的宏程序處理

　　在自動加工模式下，用M19發(fā)出定位指令，如果定位不在“1位”，必須再進行一次定位，使其到達“1位”。

　　對于這樣的工作要求，用宏程序進行處理比較方便：

　　為此編制宏程序如下：

　　9100---宏程序號

　　N10M6-------發(fā)出“一次定位指令”

　　N20IF[#1032EQ10]GOTO100----定位位置判斷。

　　如果定位完成就跳至程序結束步

　　N30M11--------設置定位數值；

　　N40M16---------發(fā)“分度定位指令”；

　　N50M14---------定位數值清零

　　N100M99-----程序結束；

　　圖1自動模式下與定位宏程序對應的PLC程序

　　與9100號宏程序對于的PLC程序如圖1所示：

　　在圖1所示的PLC程序中：

　?。?）X246是系統(tǒng)內部發(fā)出的“定位完成”信號，每次“主軸電機”定位完成，系統(tǒng)就發(fā)出該信號。但是X246不是“主軸”實際定位完成信號。

　　程序中第24--27步是筆者設計的“實際定位完成信號----M280”和“定位未完成信號-----M282”;

　?。?）程序中第30--33步是將定位位置判斷信號傳至文件寄存器R72，R72是PLC程序與宏程序的接口，對應宏程序中#1032變量。

　　（3）程序第36步：當定位未完成時，用“定位未完成信號-----M282”切斷Y2D6自保持（Y2D6---主軸定位接口），由M6發(fā)出的“一次定位”指令功能結束。

　　（4）由宏程序發(fā)出“定位數據設置指令----M11”和“分度定位指令----M16”。

　　“分度定位指令”可以使主軸電機在360°內任意位置定位（定位精度360/4096=0.09°），但必須設定“定位數據”，“定位數據”要預先設置在文件寄存器R149內，因此在M16指令發(fā)出之前，先發(fā)出M11。

　　程序第42步就是向R149設置數據。

　　程序第45步發(fā)出“分度定位指令------驅動Y2D4”

　　注意對接口Y2D4的驅動要使用脈沖型指令，這樣當設置不同的數據時，就可以定位在不同位置。

　　4.2手動模式下的PLC程序處理

　　在手動模式下也必須具備主軸定位功能，這是方便操作者調整刀具位置，手動主軸定位的PLC程序如圖2：

　　在圖2所示的PLC程序中：

　?。?）第0—6步與自動模式相同；

　?。?）程序第9步當定位未完成時，用“定位未完成信號-----M282”發(fā)出一“分度定位指令---M285”。

　　分度定位指令可以使主軸電機在360°內任意位置定位，但必須設定“定位數據”，“定位數據”要預先設置在文件寄存器R149內。

　　程序第17步就是向R149設置數據并發(fā)出“分度定位指令------驅動Y2D4”。

　　5.結語：這種新開發(fā)的主軸定位方法在客戶機床上使用完全滿足了客戶的要求。

　　新開發(fā)的主軸定位方法具有下列特點：

　?。?）硬件配置簡單，節(jié)約成本，一個編碼器價位在千元左右，而一個接近開關僅為百元之內。

　?。?）安裝方便，特別是對于主軸部分空間很小的機床尤為適用。接近開關只需簡單的機械支架固定，而編碼器需要通過聯軸器與主軸相連接。

　?。?）可靠性高。接近開關只有一個輸入信號，而編碼器有多個信號，要制作專用電纜。特別是編碼器還容易受到外部信號（變頻器，焊接電源）的干擾。

　?。?）適應范圍有限：這種方法只適應減速比為整數，而且對主軸的要求只限于定位的場合。而對于要求剛性攻絲，車削螺紋，同步運行的場合是不適用的。

　　-------------完-------------------------

　　作者簡介：李永翔男1963年生工程師。長期從事工業(yè)自動化技術數控技術的應用研究。發(fā)表數控應用技術論文多篇