摘 要： 本文簡要介紹了采用SINUMERIK 840D系統(tǒng)及其SIMODRIVE 611D伺服驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床同步軸的實施方案和調(diào)試方法。
關(guān)鍵詞： 同步軸；主導(dǎo)軸；跟隨軸；數(shù)據(jù)塊；參考點
Gantry-type CNC machine——with n gantry groups
（xi’an aircraft international co. waiter paley）
Abstract：The actualizing project and adjusting method which gantry groups axes used CNC machine with SINUMERIK 840D
and SIMODRIVE 611D servo drive system are introduced here.
Key-Words：gantry axis; leading axis; synchronized axis; DB（data block）; referencing point
一、 前言
由于機(jī)床本身結(jié)構(gòu)的需要，保證機(jī)床的整體剛性以及長導(dǎo)軌的穩(wěn)定性，因此對于同一個坐標(biāo)采用同步電機(jī)驅(qū)動，是當(dāng)今機(jī)床廠普遍采用的方法。有助于提高伺服系統(tǒng)的剛性，克服單絲杠引起的位置偏差，避免彈性變形，確保機(jī)床的高精度。
二、功能簡介
同步軸功能一般用在2個或多個機(jī)械連接的機(jī)床坐標(biāo)，該坐標(biāo)沒有機(jī)械偏移；在編程的基礎(chǔ)上，定義一個同步的坐標(biāo)。
同步移動時，系統(tǒng)檢測位置的當(dāng)前值，是否在系統(tǒng)設(shè)定的誤差范圍之內(nèi)。當(dāng)同步附屬軸偏離主動軸位置范圍之外的話，系統(tǒng)會停止所有的坐標(biāo)移動，有效防止由于不同步對機(jī)床機(jī)械部分進(jìn)行的損壞。
同步軸功能的目的是為了嚴(yán)格檢測坐標(biāo)在導(dǎo)軌上的移動精度。
三、 應(yīng)用
同步軸功能用于大型龍門銑床的龍門同步功能，每一邊都由自己本身的位置測量循環(huán)系統(tǒng)。由于機(jī)械硬件連接需要，兩個驅(qū)動必須絕對同步，已保證機(jī)械應(yīng)力變形。一個同步組由一個主導(dǎo)軸和最多2個從動軸組成。
四、硬件組織和同步定義
大型數(shù)控龍門銑床是由多個坐標(biāo)單元組成（見下圖）。每個坐標(biāo)驅(qū)動都是單獨的驅(qū)動系統(tǒng)，有自己的測量循環(huán)，組成一個完整的坐標(biāo)系統(tǒng)。當(dāng)機(jī)械坐標(biāo)移動時，如圖兩組坐標(biāo)X和X1，Z和Z1必須保證完全同步，否則會對機(jī)械部件造成損害。
4．1關(guān)鍵詞含義：
①同步軸組
同步軸組由至少一對坐標(biāo)組成，包含一個主動軸和一個從動軸，這些軸都為機(jī)械連接。移動時必須同時由NC控制移動。所不同的是兩個坐標(biāo)位置檢測系統(tǒng)都是單獨的。
②主動軸
主動軸是NC控制的普通的機(jī)械坐標(biāo)，可對其進(jìn)行零件編程的直線或旋轉(zhuǎn)軸。軸名是由同步組進(jìn)行定義的。
③從動軸
從東軸也是由NC進(jìn)行控制，但它總是隨著主動軸的移動進(jìn)行移動。軸名也是由同步組進(jìn)行定義的。
4．2坐標(biāo)定義
坐標(biāo)定義是由機(jī)床數(shù)據(jù)GANTRY_AXIS_TYPE來定義的:定義坐標(biāo)是否屬于同步組內(nèi)，以及是主動軸還是從動軸。每組同步軸組都是由一個主動軸，和最多2個從動軸組成。
4．3同步軸組的條件
同步軸組不能包含主軸
從動軸不能是定位軸
從動軸不能是另外一個同步軸組的軸名
同步軸組的坐標(biāo)，每個坐標(biāo)諸如匹配速度，加速度和動態(tài)響應(yīng)時間等必須一致
4．3同步組實際坐標(biāo)值誤差監(jiān)控
同步軸警示限制
主動軸與從動軸超出警示范圍，NC系統(tǒng)輸出報警信息：超出極限范圍。同時PLC輸出信號，使機(jī)床停止自動運(yùn)行。
同步軸行程限制
同步軸組超出行程范圍。
五、同步軸的參考點和同步設(shè)定
5．1主動軸的參考點設(shè)置方法
坐標(biāo)的參考點設(shè)定由PLC的DB塊進(jìn)行，要根據(jù)坐標(biāo)驅(qū)動類型，進(jìn)行PLC的指定回參考點編程。啟動該功能。啟動方法為將PLC “Activate referencing” = 1 和“Active machine function REF” = 1） “Traversing key +/–” （DB31, ... ; DBX4.7/4.6）設(shè)置為1。
5．2從動軸的參考點設(shè)置方法
當(dāng)主動軸回參考點完成后，從動軸將自動回參考點。從動軸的參考點是由主動軸決定的。不能單獨進(jìn)行從動軸的回參考電動作。
5．3回參考點后同步軸組將根據(jù)NC編程要求自動運(yùn)行。
六、與同步相關(guān)的機(jī)床資料
6．1
MD NO. 37100 GANTRY_AXIS_TYPE
該機(jī)床數(shù)據(jù)是用來定義2組同步基本特性：該坐標(biāo)是否屬于同步組內(nèi)坐標(biāo)，是哪一個坐標(biāo)（主動軸或從動軸）。具體位設(shè)置如下圖：
對于840D系統(tǒng)，可以配置最多3個同步組。一個同步組必須要由一個主動軸和最少一個從動軸組成。同組的軸不能再重復(fù)使用，如果定義錯誤，控制系統(tǒng)將輸出“INCORRECT GANTRY MACHINE DATA”信息，提示機(jī)床同步組配置錯誤。
該配置舉例如下：
0 沒有同步軸
1 同步軸組1中的主動軸
11 同步軸組1中的從動軸
2 同步軸組2中的主動軸
12 同步軸組2中的從動軸
3 同步軸組3中的主動軸
13 同步軸組3中的從動軸
6．2
MD NO. 37110 GANTRY_POS_TOL_WARNING和37120 GANTRY_POS_TOL_ERROR
這兩個數(shù)據(jù)是為機(jī)床同步服務(wù)，保證機(jī)床坐標(biāo)的正常同步精度，以完成機(jī)床的同步運(yùn)動，并相關(guān)的輸出信息以提示是否超出機(jī)床同步的范圍。
定義這些數(shù)據(jù)后，機(jī)床同步就可以試運(yùn)行。
七、同步軸信號描述
7．1NC控制坐標(biāo)軸的信號描述
1．開始同步組信號DB 31, ... DBX29.4 ; Start gantry synchronization
使機(jī)床同步開始運(yùn)行，并保證同步誤差在允許范圍之內(nèi)，否則此信號置0。
2．開始自動同步組信號DB 31, ... DBX29.5 ; Start automatic synchronization
開始自動運(yùn)行同步組，與上個信號同類。
7．2來自坐標(biāo)軸的信號描述
1．同步移動誤差極限D(zhuǎn)B 31, ... DBX101.2 ; Gantry trip limit exceeded
系統(tǒng)發(fā)出的是否同步信號。由PLC接受并處理。
2．同步警示極限D(zhuǎn)B 31, ... DBX101.3; Gantry warning limit exceeded
同上。
3．同步軸同步開始DB 31, ... DBX101.4; Gantry synchronization ready to start
4．同步軸組正在同步DB 31, ... DBX101.5; Gantry grouping is synchronized
具體坐標(biāo)同步信號如下表：
| DB號 |
位 |
內(nèi)容 |
| 通用信號 |
| 11－14 |
5.2 |
啟動機(jī)床REF功能 |
| 信道信號 |
| 21－28 |
33.0 |
參考點啟動 |
| 坐標(biāo)信號 |
| 31, ... ; |
60.4，60.5 |
<同步參考點 |
| 31, ... ; |
29.4 |
開始同步信號 |
| 31, ... ; |
29.5 |
沒有自動同步 |
| 31, ... ; |
101.2 |
同步行程極限 |
| 31, ... ; |
101.3 |
同步警示極限 |
| 31, ... ; |
101.4 |
同步準(zhǔn)備好 |
| 31, ... ; |
101.5 |
同步組已同步 |
| 31, ... ; |
101.6 |
同步組軸準(zhǔn)備好
|
八、建立一個同步軸組
群組定義：坐標(biāo)1＝主動軸 采用增量測量回饋循環(huán)
坐標(biāo)3＝從動軸 采用增量測量回饋循環(huán)
第一步：修改以下機(jī)床數(shù)據(jù)
第二步：設(shè)置NCK PLC接口信號
PLC程序的設(shè)置：
axis1 設(shè)置：
DB31, ... ; DBX 29.4 = 0
DB31, ... ; DBX 29.5 = 1
Axis3置：
DB31, ... ; DBX 29.4 = 0
機(jī)床準(zhǔn)備好信號設(shè)置：
DB31, ... ; DBB101
第三步：設(shè)定MD 37110: GANTRY_POS_TOL_WARNING和
37120: GANTRY_POS_TOL_ERROR 為坐標(biāo)的最大值
參考點設(shè)置MD 37130: GANTRY_POS_TOL_REF
此坐標(biāo)數(shù)據(jù)的大小及關(guān)聯(lián)如下：
第四步：設(shè)置完成，調(diào)整機(jī)床參數(shù)匹配。
九、結(jié)束語
機(jī)床坐標(biāo)同步是實際應(yīng)用中實用的基礎(chǔ)技術(shù)，要根據(jù)所采用的機(jī)床剛性和結(jié)構(gòu)，采用不同的配置，才能達(dá)到所要達(dá)到的機(jī)床精度要求。
