基于职业教育数控机床装调维修实训的伺服系统研发

杨秀文

1 数控装调维修发展现状

数控加工在机械制造行业所占比重日益增大，数控机床在生产中的应用已经非常普及，数控机床的先进性、复杂性和智能性使其故障诊断与维修技术远区别于传统机床的维修技术，随着数控技术的发展，数控机床故障的诊断与维修技术在数控生产中的重要性愈显突出。

2 数控铣床伺服系统研发的意义

数控机床按伺服系统按控制方式可分为开环控制、闭环控制、半闭环控制三类。在数控加工生产中，中小型数控机床因其成本低，柔性强，灵活方便，使用非常广泛，目前中小型数控铣床三坐标轴均采用半闭环控制，采用带编码器的伺服电机，伺服系统结构简单。随着市场竞争的日趋激烈，要求数控加工朝高效率高精度方向发展，目前中小数控铣床的半闭环控制技术使其产品的精度受到了限制，通过对机床原有半闭环控制系统研发改造，对提高中小型数控机床提高加工精度、增强竞争力具有重要意义。

作为培养数控装调维修技术人员的重要平台，高等职业教育中的数控机床装调维修实训要求设备先进化、多样化，以适应数控维修技术培训的要求。由于场地、资金等多方面因素，数控维修设备种类数量均有限制，对数控伺服系统进行改造研发，使一台设备具有多种伺服控制系统具有重要意义。

3 伺服系统研发改造实施与调试

3.1 伺服系统研发总体思路

图1 改造研发后数控机床伺服系统框图

为满足实训要求，提高学生的综合技能，与浙江天煌科技实业有限公司协同创新，决定对X、Y、Z三个进给轴均采用半闭环控制技术的THWMZT-1B型FANUC—0iMD系列数控铣床的第二坐标轴进行全闭环控制驱动研发改造，实现一台数控铣床X轴、Z轴采用半闭环伺服控制，Y轴采用全闭环伺服控制，增加同一机床坐标轴伺服控制类型。系统框图如图1所示。

3.2 系统硬件研发

在工作台Y轴方向加装光栅尺，并增加光栅尺信号反馈采集模块，根据机床特点，采用信诺KA600光栅尺。采用FANUC原装SDU1 A02B-0303-C205分离型模块。硬件连接图如图2所示。

图2 Y轴伺服系统硬件连接图

3.3 系统参数设置

系统原来三个坐标轴系统参数设置均为半闭环控制参数设置，为实现Y轴全闭环控制，需要进行Y轴伺服参数更改相关设置，更改参数如下。

（1） 将 Y 轴 的1815的#1参数由0设置为1，如图3所示。

（2）设置Y轴的柔性齿轮比，分子分母分别设置为1；将Y轴的位置反馈脉冲数由12 500设置为5 000，如图4所示。

（3）将轴设定中Y轴的分离式检测器接口单元1的连接器号M1由0设为2，如图5所示。

图3 设定设置1815的#1参数

图4 柔性齿轮比、位置反馈脉冲书设定

设置过之后出现如图6报警，启动数控系统即可。

3.4 调试机床

（1）将运行方式切换到手轮状态，选择小倍率缓慢移动Y轴，运行过程中电机出现窜动或出现其他情形（异响等）及时停止并排除故障再运行。

图5 Y轴M1设定

图6 数控系统报警提示

（2）确认机床最大行程在光栅尺行程内，并回参考点。

（3）让Y轴执行G00检验命令值是否与实际值相等。

4 结束语

通过对生产型半闭环伺服驱动系统数控机床改造，提高了数控机床加工精度，增强了企业生产竞争力。职业院校数控机床装调维修实训设备通过系统改造，增加了技能训练项目，使数控机床装调设备既能满足多种伺服驱动系统训练的要求，又能极大地降低设备购置成本。这一技术必然具有极大的市场，也是数控装调实训设备发展的趋势。

参考文献：

［1］浙江天煌科技实业有限公司.THWMZT-1B型数控铣床装调维修实训系统使用手册［Z］.浙江：天煌教仪，2013.

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［6］利众技术培训中心.数控机床（FANUC）故障诊断与维修［Z］.2010.