带有准停定位伺服轴的控制

张丹

摘 要：主轴准停定位，就是主轴定位置停止，FANUC数控系统中称主轴定向，是使主轴停止在某一特定位置的功能。在精加工数控车床切削螺纹时，可将它作为车刀进刀点和退刀点的信号使用。

关键词：滚珠丝杠硬车；FANUC数控系统；超同步伺服主轴；主轴准停定位

滚珠丝杠数控硬车机床是用于加工热处理之后丝杠的专用机床，此机床在滚珠丝杠的加工过程中，以车削工艺替代磨削工艺，大大提高了生产效率。为了保证加工滚珠丝杠的精度，同时控制机床的制造成本，主轴采用超同步带准停功能的伺服电机来控制。

1 伺服主轴准停定位的硬件控制

超同步伺服主轴电机属于第三方主轴，所以与FANUC数控系统的指令控制采用模拟量控制，实现无级调速。主轴准停定位功能，是通过外置位置编码器，以主轴单元自身进行主轴电机的准停定位，因此外置位置编码器的信号控制分两路，一路与CNC的JA7A相联，另一路与超同步伺服主轴驱动器的T4端口相联。CNC输出准停信号给超同步伺服主轴驱动器，主轴就会执行准停定位动作，当主轴准停到位后，伺服主轴驱动器会反馈准停到位信号给CNC。外置位置编码器的具体连接见图1。

2 伺服主轴准停定位的软件控制

解除主轴旋转方式，当主轴零速输出时就可以执行主轴准停定位的动作。通过指定M代码即M19，M19地址接通，使输出Y4.7得电，这样伺服主轴驱动器的准停功能就启用了，主轴就开始旋转；外置编码器的C相是轴旋转一周在固定位置上产生一个脉冲，即零点脉冲，当主轴驱动器接收到此脉冲时，就会输出主轴准停到位信号X9.6，X9.6与M19地址同时带电，CNC的完成信号G4.3得电产生脉冲，M19准停就执行完成。程序简单控制如图2。

3 伺服主轴准停定位相关的主要參数

由于伺服主轴电机采用超同步生产厂家，相当于CNC的模拟主轴，故准停定位相关的主要参数在超同步伺服主轴驱动器上来设置。主要参数如下：

Bn03 定位编码器选择

Bn04 准停信号方式

Cn04 准停偏置

Cn06 准停时的定位速度环定位增益

Cn07 准停速度

Cn19 外置编码器线数

Bn03、Bn04、Cn07、Cn19这几个主要参数根据机床配置和基本特性来设置，当准停定位时主轴抖则将Cn06数值提升。根据加工丝杠切入点的不同，需要主轴准停位置也不同，主轴准停位置取决于Cn04准停偏置里设的数值。具体手动调整如下：

（1）主轴先执行准停一次，找到零点脉冲所在的固定位置，再解除准停。

（2）通过手动旋转电机或主轴到需要准确停止的位置。

（3）观察菜单U2-11内的值并将此值填入Cn04内。

（4）如准停位置仍有少许偏差可手动在Cn04数值的基础上进行调整。

为了保证切削螺纹的精度，主轴准停定位的功能在切削螺纹的数控机床上应用较为广泛。对于FANUC数控系统，主轴采用FANUC伺服主轴电机来控制，主轴准停定位功能是标配的，参数设置由CNC来完成，这里就不介绍了。用超同步伺服主轴电机和数控系统来实现主轴准停定位功能，这种应用既实用又大大降低成本，且控制精度也准确。

参考文献

[1]王永红.数控机床主轴准停控制及应用[J].机床电器，2009，36（1）：15-16.

[2]仲林，过庆琪.用位置锁相环实现机床主轴准停控制[J].控制工程，2000，（2）：23-24.

（作者单位：大连机床集团有限责任公司）