SKY数控系统改造XK7136加工中心

1 引言

　　XK7136立式加工中心，原配美国AB公司的数控伺服系统和直流伺服电机；转盘型刀库的容量为16把刀，由气动装置实现自动换刀；主轴为德国INDRAMAT公司的模拟伺服主轴。加工中心原控制系统存在三方面的不足：(1)由于外界环境的影响模拟信号受干扰较大，又因机床为半闭环控制，定位精度不高，所以机床的加工精度不高；(2)在换刀找刀时，刀盘的旋转步数由绝对方法计算，使找刀占用很长时间；(3)主轴由外部电路控制，没有和系统通讯，控制不方便。经SKY数控系统改造后，实现了机床加工的高精度、高速度与易控制。

图1 信号处理框

2 伺服系统的改造

　　SKY数控系统是在PC机平台上开发的数控系统。它通过PC机的ISA多功能插卡，实现信号的转换和输入、输出。在机床的改造中，采用SKY系统特有的双位置闭环控制方式，伺服单元采用数字式交流伺服电机(图1)。双位置闭环克服了一般全闭环(速度环+位置环)的非线性影响，不会产生自持振荡而无法工作。它是由位置检测元件(光栅尺)和ISA插卡的位置比较器构成位置外环，由伺服电机所带光电码盘和ISA插卡的位置比较器构成位置内环形成的转角-线位移双闭环系统。由于转角内环构成一个随动系统，当系统位移指令发出后，外部位置环的位置检测元件直接获取工作台的位移信息，并通过内环的跟随性使伺服电机驱动工作台。系统通过ISA插卡的位置比较电路，将光栅的反馈值与指令值进行比较，用比较的差值进行控制，直到差值消除为止。此时光栅的反馈值等于指令值，理论上消除了机床间隙对精度的影响。光栅尺的精度为5μm，机床的加工精度很高。采用数字式交流伺服电机的优点是抗干扰能力强。指令信号以二进制码的形式发出后，以一组脉冲信号进行传送，不易受外界环境的干扰，而且二进制码以检测码的形式传送，以确保二进制码的正确性。

图2 S1.旋转刀盘上的传感器(接近开关) SCU.刀盘旋转步数计算电路 I/OU.PC机与外部设备的通讯接口

表1 (X0，X1) 刀盘旋转状态

表2 R2-*R1 刀盘旋转方向 刀盘旋转步数