数控车床中数控伺服刀架伺服系统关键技术分析

0 引言

　　数控机床正向高速、高精度方面发展，高速高精切削加工已成为金属切削加工技术的发展趋势。作为数控车床的核心部件一刀架，可保证工件通过一次装夹自动完成车削外圆、内孔、端面、圆弧、螺纹、沟槽等加工工序，适用于机床、家电、汽车、齿轮、冶金等行业。目前经济型数控车床中多数使用液压刀架，调试和维护相对简单。而在高档数控机床中使用高性能伺服刀架，极大提高了数控车床高速性能和复杂零件的加工能力，但调试和控制相对复杂，本文着重对伺服刀架伺服系统的电气设计和调试关键技术进行分析，并对调试中出现的问题进行全面的归纳和总结。

1 应用于数控车床中的刀架形式

　　根据刀架动力源不同，可分为液压刀架(Hydraulic turret)、伺服刀架(Servo turret)，即液压刀架由液压马达驱动，可双向旋转，就近选刀。结构简单，抗偏载能力强。伺服刀架用伺服电机驱动，定位精度高，动作准确可靠，可双向旋转，速度快，平稳。结构更为复杂；刀架可称之为复合型刀架，此刀架主要是增加了刀具动力功能，在各工位均可装动力刀具，且仅在工作位置旋转，形式多且使用方便。可把动力刀具配置为车床的第二主轴，再结合c轴功能，能完成复杂型面的加工。

　　本文将以本公司最新研发的斜床身式轮毂车LG24，数控系统采用FANUC 0i-TD系统，配置高档数控伺服刀架SM-H-32 series 00(意大利DUPLOMATIC公司制造)为例进行详细的说明。刀架控制单元为DD4-10.400/20，动力电源400V+15％-10％，直流控制电源24V。刀架为12工位，换刀时间(刀-刀)0．58s，定位精度4”，重复定位精度1.6#。伺服刀架伺服系统结构如图l所示：1电机、2热保护开关、3计数编码、4刀架回零开关、5刀架锁紧开关、7控制单元、8刀架锁紧放松电磁阀。

2 伺服刀架应用中关键技术分析

　　2.1伺服刀架伺服系统构成及电气设计

　　伺服刀架伺服系统由刀架本体、伺服电机、刀架控制单元、液压系统、CNC等组成，刀架控制单元通过接口CN7与刀架本体相连接，获取刀架本体上锁紧信号、回零信号、电机热保护监测信号和增量脉冲信号。刀架伺服系统电气设计中，将刀架控制单元发出的刀架锁紧(EVLOCK)和放松信号(EVULOCK)连接到两个中继线圈上，以实现中间继电器控制液压系统中刀架锁紧和放松电磁阀动作。CNC通过系统I/O模块与刀架控制单元输入接口CN2,输出接口CN1相连接。CNC内置的PMC(顺序控制器)对刀架控制单元的输入输出信号进行运算和处理。