數(shù)控機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)的配置為伺服軸+主軸。伺服軸控制各坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，主軸控制主軸的速度、位置。數(shù)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配置的數(shù)字主軸，由電源模塊、功率驅(qū)動(dòng)模塊、主軸電機(jī)構(gòu)成，具有控制精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的特點(diǎn)。但在主軸功率大，對(duì)控制精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求不是很高的情況下，數(shù)字主軸就顯得成本太高。這是可以采用數(shù)控系統(tǒng)的“模擬主軸”功能。模擬主軸就是數(shù)控系統(tǒng)輸出模擬電壓信號(hào)，后級(jí)采用普通的交流變頻器和交流變頻電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)主軸控制。目前一般的數(shù)控系統(tǒng)中都具有“模擬主軸”功能，按不同品牌此功能有的作為標(biāo)準(zhǔn)配置，有的作為用戶選件定購(gòu)。
鼠籠式交流異步電動(dòng)機(jī)使用交流變頻器調(diào)速時(shí)，變頻器將外部交流電源變?yōu)橹绷�，�?jīng)過(guò)平滑濾波，在經(jīng)過(guò)逆變回路把直流變成不同頻率的交流電，使電機(jī)獲得無(wú)級(jí)調(diào)速所需要的電壓、電流、頻率。這種變頻器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電網(wǎng)功率因數(shù)較好。近年來(lái)隨著控制技術(shù)的發(fā)展，由矢量控制模式逐步取代了傳統(tǒng)的V-F控制模式，調(diào)速性能有了很大提高。同時(shí)由于功率器件質(zhì)量穩(wěn)定，保護(hù)電路設(shè)計(jì)日趨完善，交流變頻器的可靠性相當(dāng)不錯(cuò)，已大量的進(jìn)入工業(yè)和民用的領(lǐng)域。同時(shí)隨著變頻器技術(shù)的成熟，配套于變頻器的變頻電機(jī)也得到廣泛應(yīng)用。變頻電機(jī)在調(diào)速性能特別是低速段性能大大優(yōu)于普通交流電機(jī)。為了保證在不同的轉(zhuǎn)速下的通風(fēng)散熱，變頻電機(jī)中的風(fēng)扇不是安裝在電機(jī)軸上由電機(jī)同步帶動(dòng)，而是有獨(dú)立的電源供給風(fēng)扇電機(jī)，這部分結(jié)構(gòu)與數(shù)控用主軸電機(jī)是類似的。
HZ-073數(shù)控陶瓷切割機(jī)，采用西門子802D數(shù)控系統(tǒng)控制。數(shù)控軸為X、Y、Z三個(gè)伺服軸。主軸采用日本三菱FR-A540變頻調(diào)速器+11KW先馬變頻調(diào)速電機(jī)，主軸未裝編碼器，802D數(shù)控系統(tǒng)用“模擬主軸”功能控制主軸。
西門子802D數(shù)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配置可帶4個(gè)伺服軸和一個(gè)主軸。此主軸可以是使用西門子1PH7主軸電機(jī)的數(shù)字主軸，也可以是模擬主軸(變頻器)。模擬主軸功能的實(shí)現(xiàn)不需另加軸卡之類的硬件。802D的配套驅(qū)動(dòng)模塊SIMODRIVE
611UE可以在同一模塊上設(shè)定一個(gè)疊加軸。例如一個(gè)車床系統(tǒng)帶有兩個(gè)數(shù)字進(jìn)給軸和一個(gè)模擬主軸，正好由一個(gè)611UE模塊實(shí)現(xiàn)。611UE的模擬輸出口用于輸出主軸速度給定。611UE上的數(shù)字輸出可用于模擬主軸的使能控制。WGS接口用于主軸編碼器作為速度反饋。611UE的模擬輸出采用8位D/A轉(zhuǎn)換器，模擬給定的最小當(dāng)量為78 m V,因此802D的模擬主軸不適用于要求精確定位的場(chǎng)合。
系統(tǒng)連接如圖在802D數(shù)控系統(tǒng)中如所配置的PLC I/O點(diǎn)允許，也可采用PLC輸出點(diǎn)控制變頻器使能信號(hào)。即上圖中KA3.KA4由PLC直接控制。
在設(shè)計(jì)、連接電氣控制系統(tǒng)時(shí)需要注意抗干擾問(wèn)題。系統(tǒng)可以采用浮地連接，但推薦采用共地連接。共地連接可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，前提是必須由良好的地。共地是指系統(tǒng)的24V電源的0V于保護(hù)地PE連接，浮地指電源0V與保護(hù)地PE斷開(kāi)。良好的接地是系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行的保證。
使用模擬主軸時(shí)要特別注意的是變頻器到主軸電機(jī)的電纜應(yīng)與信號(hào)電纜分開(kāi)走線，且在電氣柜中的長(zhǎng)度盡可能短。此電纜最好采用屏蔽電纜.611UE為變頻器提供的模擬信號(hào)應(yīng)采用屏蔽電纜與變頻器連接，屏蔽網(wǎng)應(yīng)在變頻器一端接地。在完成正確的連接之后，需對(duì)數(shù)控系統(tǒng)及變頻器作正確的配置。
首先在802D PCU中作參數(shù)設(shè)置。
機(jī)床數(shù)據(jù)MD11240=3或4。
按正常情況設(shè)定主軸數(shù)據(jù)：
MD30130、MD30240、MD32000、MD32020、MD35130、MD35130、MD36200等。
MD30110、MD30220的值，與攜帶軸（即主軸模擬信號(hào)輸出所在611UE驅(qū)動(dòng)模塊的A通道，PROFIBUS地址為12或10）設(shè)為一致。
MD30134,指定802D模擬主軸控制的3種不同模式
1.雙極性主軸，正負(fù)10V,數(shù)字輸出O0.A伺服使能。
2.單極性主軸，0-正10V,數(shù)字輸出O0.A 伺服時(shí)能，O1.A旋轉(zhuǎn)方向。
3.單極性主軸，0-正10V,數(shù)字輸出O0.A CW使能，O0.1A CCW使能。
選擇何種方式由所帶變頻器對(duì)輸入信號(hào)的要求決定。我們選用的三菱FR-540A對(duì)應(yīng)選擇第2種控制模式。
MD32250 輸出模擬值的百分?jǐn)?shù)。
MD32260 1OV模擬值時(shí)對(duì)應(yīng)的主軸最大轉(zhuǎn)速。（調(diào)節(jié)模擬接口）
參數(shù)MD32250、MD32260要在西門子專家級(jí)系統(tǒng)口令下設(shè)定的，設(shè)定完畢后必須刪除此口令，以免由于誤操作導(dǎo)致改動(dòng)系統(tǒng)設(shè)定。
下一步設(shè)定西門子伺服驅(qū)動(dòng)器611UE數(shù)據(jù)，打開(kāi)61UE模塊上的的模擬信號(hào)輸出。
這時(shí)需要使用西門子專用工具軟件SIMOCOMU。將計(jì)算機(jī)的RS232串口與611UE的X471口連接，啟動(dòng)SIMOCOMU軟件，選擇聯(lián)機(jī)方式，激活顯示濾波器DISPLAY FILTER,進(jìn)入專家表，配置攜帶軸的相關(guān)參數(shù)。
P890=4
P922=104
P1007=編碼器線數(shù)，與主軸參數(shù)31020相同。
存儲(chǔ)數(shù)據(jù)上電復(fù)位后
P922=0
P915(8)=50103
P915(9)=50107
下一步設(shè)定變頻器參數(shù)。
在我們使用的三菱FR-A540變頻器中，主要參數(shù)按常規(guī)設(shè)定。要注意的幾個(gè)參數(shù)是：
Pr73 對(duì)應(yīng)802D模擬主軸的第2種控制模式，設(shè)定為 0。
Pr79 操作方式設(shè)定為2 ，外部操作。
Pr903 此參數(shù)與Pr73參數(shù)相關(guān)，調(diào)整為10V時(shí)偏置100%。
對(duì)于我們的切割機(jī)和磨床，還有Pr250
停止方式選擇要設(shè)定。我們?cè)O(shè)定停止方式為：當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)變?yōu)閛ff,經(jīng)過(guò)設(shè)定時(shí)間后輸出停止，電機(jī)依靠慣性停止方式。使停止動(dòng)作與磨頭機(jī)械結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，避免產(chǎn)生快速制動(dòng)力矩。由于數(shù)控系統(tǒng)中對(duì)軸的加減速時(shí)間參數(shù)是同一個(gè)，不可能在數(shù)控中設(shè)定完全符合我們的主軸所要求的加減速時(shí)間常數(shù)，所以對(duì)主軸停車時(shí)的控制必須在變頻器側(cè)輔助實(shí)現(xiàn)。
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