NUM数控系统在机床双轴同步控制中的应用

1 引言

　　在机床传动结构中，经常需要实现双轴(或多轴)同步传动，如龙门框架移动式机床的龙门框架移动控制等。采用一台电机通过传动链将运动分配到同步运动轴的方案，虽可实现同步骡动.但存在传动链较长、间隙误差大且无法补偿等间题.本文在开发数控玻璃雕刻加工中心时。选用法国NUM公司的NUM1040M数控系统，通过两台交流伺服电机分别驱动龙门框架的两个轴，通过参数的设置及实验调整，实现了大跨度5m龙门结构双轴位移的精确同步控制:

2 采用双交流伺服电机实现双轴位置同步控制的结构

　　交流伺服驱动系统具有体积小重量轻、动作反应快、过载能力大、调速范围宽等优点，能提供高的动态响应和扭矩，在机器人、数控机床等领域已得到非常广泛的应用。

　　图1所示的是采用交流伺服驱动装置的数控机床双轴运动同步控制的结构图，其基本工作原理是:将两个同方向运动的进给轴，一个设定为主动轴，另一个设定为从动轴。由一个伺服驱动器，一个伺服电机、一个位置反馈装置及CNC位置控制单元组成主动轴伺服运动控制回路，同时由另一个伺服驱动器，另一个伺服电机、另一个位置反馈装置及CNC位置控制单元组成从动轴伺服运动控制回路。CNC的位置控制单元同时向主动轴及从动轴的伺服控制回路发出位置饲服运动指令。两个位置反馈装置的反馈信号除了送回各自的伺服驱动器比较环外，还送人CNC内部的一个数字比较器进行差值比较，该差值送人从动轴伺服控制回路的输入端，与CNC位置控制单元发来的位置伺服指令进行比较。两个位置反馈装置的反馈信号差俏就是主动轴与从动轴的同步误差，差值为零时，表明两个轴的位置完全同步。

图1 数控机床双轴运动同步控制的结构图 

3 用NUM数控系统实现双轴同步控制

　　本项目研发的数控玻璃雕刻加工中心采用了龙门式结构，具有 C、X、Y₁、Y₂ ,Z五个伺服运动轴，该加工中心的磨头座沿横梁导轨往复运动方向设定为X轴，两横梁座沿机床床身导轨运动方向分别为Y,轴和f'}轴，磨头沿磨头座垂直运动方向为Z轴，C轴为磨头的旋转轴，系统具有5轴4联动功能;其中Y₁、Y₂轴为同步运动轴，分别驱动两个交流何服电机同步带动龙门框架运动，行程为2m,Y₁、Y₂两轴的跨度5m，如图2所示。

图2 数控玻璃雕刻加工中心轴运动结构示意

　该设备中选用法国NUM公司的MDLA2型伺服驱动器、BMH型交流何服电机、NUM1040数控系统。系统具有很强的开放性特征，对尸参数的设置是其开放性的特征之一，NUM1040系统中共115个P参数，通过修改P参数就可实现对控制系统的配置。用户可在NUM专用软件的环境下，方便、快捷的通过尸参数对系统进行配置与调整，亦可不借助任何软件及工具，在线修改P参数。NUN系统中，多轴同步控制的功能也是通过设定尸参数实现的。

　　与同步轴控制有关的P参数有P₂₄、P₂₇、P₂₈等，具体含义如表1所示。

　连接好伺服轴控制电路后，通过只可定义系统中伺服控制轴的地址，本系统中设定了C、X、 Y₁、Y₂、Z轴的地址分别为0, 1, 2, 3, 4。