基于华中8型系统数控转台的安装与调试

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lnstalation and debugging of NC rotary table based On HNC-8 CNC systemNIU Zhibin①，CHEN Peiliang②，LIU Liyong③(①Shanxi Institute of Mechanical&Electrical Engineering，Changzhi 0460 1 1，CHN；②Huaihai Industrial Group Co.，Ltd.，NORINCO GROUP，Changzhi 046012，CHN；⑧Second Academy，China Aerospace Science and Industry Corporation，Beijing 100854，CHN)Abstract：This essay discusses the steps and methods of instalation NC rotary table and transforming 4-axis(A-ax-is)for 3-axis CNC machining center based on HNC-8 CNC system，and analyzes the key technicalproblem of parameter settings，PLC programming and precision testing during the design process of NCrotary table.It has great reference value of the application and popularization for the series of HNC-8full-digital bus-based high-end CNC systems in the enterprise。

Keywords：HNC-8 CNC System；NC Rotary Table；A-axis；Parameter Seting；PLC Programming；PrecisionTesting三轴加工中心加装数控转台，由3轴升级为4轴(即增加A轴)，其工作主要分为数控转台电气系统连接、系统参数配置、PLC程序调试和转台精度检测与调整等几个步骤 ]，图 1所示为某公司生产的 VDF-850型三轴立式加工中心升级后的数控转台。根据机图1 数控转台床控制需要可以实现转台使能、轴癣点动、手轮控制 、回零、夹紧和松开等功能。该机床原配置为华中 HNC- 818B/MD全数字总线式数控系统、华中 HSV-180U型总线式全数字伺服驱动器(X、Y、Z、SP轴)、20把刀斗笠式刀库等E 3]。

1 电气系统的连接调试(1)电气控制线路连接根据控制需要安装华中 HSV-180UD-035总线式全数字伺服驱动器(A轴数控转台用)，烟台环球生产TK13250E型数 控转 台 (转 台配 置登奇 GK6073-6AC61型伺服电动机、内置 HiperFACE编码器)。图2所示为转台电气控制线路，三相交流电源通过断路器QM14、接触器 KM14输入到电抗器 R11、S11、T11端，再通过 Rl、Sl、T1端连接到A轴伺服驱动器 L1、I2、I3；伺服驱动器输出端uA、WA、VA与伺服电动机的u 10 l 4THIJ I 口噩Ⅱ E圃-SQ30 -SQ3] -SQ32匝 ] ]匝 30Nx6.2 X63 )(6.42 ， 3 l ， 4 t ，3/E2T-SDMA AM伺服拈图2 转台电气控制线路.KA33 。KA34708 709I]本[ ] 1Y47 YS O申 。 ， 申7 ，GNDt ，GNDI -t 8 Y47 Y50 、- - - - 6[ ] 1 ON [ ]1图3 转台控制信号UA、VA、WA顺序连接，将电动机编码器电缆与驱动器编码器信号输入端 ENCODER(XS5)连接，将 P、BK端连接制动电阻以及 PE接地端与电柜接地端连接。

(2)转台控制信号(回零、夹紧、松开)连接4 ]X6.2、X6.3、X6.4分别为转台回零、夹紧、松开的PLC外部输入信号，主要用于告知机床转台当前的状态，如果转台状态不正确，则通过 PLC产生相应报警 ；Y4.7、Y5.0为转台夹紧和松开的 PLC内部输出信号，Y4.7、Y5.0分别通过继电器 K33、K34控制转台上电磁阀的开合，如图3所示。

(3)总线连接华中8型数控系统采用自主开发的 NCUC工业现场总线，以串联的方式通过 IPC单元总线接口PORTO～ PORT3，将总线式 I/O单元以及 、l，、Z、SP和 A轴总线伺服驱动器串联连接，如图4所示。

2 数控系统参数配置[6，9-10]根据数控转台(A轴)控制要求分别设置机床用户参数、通道参数、坐标轴参数和设备接口参数等系统参数，具体如表 1所示。

3 PLC控制程序调试 J(1)使能图5所示为数控转台(A轴)使能 PLC程序。系统上电后，当伺服使能R29.2为1”，A轴使能G240.7和A轴伺服使能 G243.0分别为1”(G243.0为 1时4轴驱动器 EN灯亮)。

(2)轴选图6所示为转台轴选 PLC程序。X483.1为机床面板 ”的输入信号，当X483.1被按下，轴选 中间寄存器 R64.3为1”且自锁，通过 R64.3实现轴选 A，Y483.1为1”，机床面板A”对应指示灯亮。

(3)进给图7所示为转台进给 PLC程序。当选择 A轴，R64.3为1”，按下机床面板”键，X485.5为1”，图4 转台总线伺服驱动器表 1 系统参数设置机床用户参数参数号 参数名 参数值 参数说明010017 ]二位 1显示轴标志[1] O)f 设定系统人机界面显示轴0～轴30lo033 工位 1电流显示轴定制 0，1，2，3，5 用于设定各工位负载电流显示轴的轴号通道参数：通道0参数号 参数名 参数值 参数说明040004 A坐标轴轴号 3 设定3能够使A轴使能0400l7 A坐标编程名 A 设定编程坐标轴名坐标轴参数：轴 3参数号 参数名 参数值 参数说明l03000 显示轴 A 系统人机界面显示名称103o0l 轴类型 3 代表旋转轴1O3O04 电子齿轮比分子(0.001度) 360 000 电动机每转-圈机床移动的角度103005 电子齿轮比分母(脉冲) 23 592 960 电动机每转-圈所需脉冲指令数103010 回参考点模式 2 -”回参考点模式l03011 回参考点方向 l 正方向回参考点绝对式编码器第-次使用时会反馈-个随机位置值，用户可以将此 103012 编码器反馈偏置量 实际情况而定值填入该参数1030l5 回参考点高速 40.000 0 回参考点时在压下参考点开关前的快速移动速度103016 回参考点低速 20.000 0 回参考点时在压下参考点开关后减速定位移动速度103032 慢速点动速度 40.OHDO O 设定在 JOG方式下轴的移动速度l03033 快速点动速度 50.000 0 设定在 JOG方式下轴快速移动的速度103034 快移速度 58.000 0 COO快移定位(不加工)的最大速度。

cu l0 ，cNc semnar数控专栏103035 最高加工速度 50.000 0 执行加工指令(G01、G02等)最大加工速度103042 最大手摇速度 40.000 0 设置手邑制时轴运动的最大速度103067 轴每转脉冲数 23 592 960 伺服电动机反馈到数控装置的脉冲数103068 丝杠导程 360.0oo O 伺服电动机转-圈回转台所转过的角度103199 显示速度记分周期数 50 此参数必须要设置为 50，否则轴无速度显示1032l7 最高速度限制 2 50o 设置伺服电动机的最高限速值103223 控制方式选择 O 位置运行方式103224 电动机磁极对数 3 3对(伺服电动机磁极对数 3)103225 编码器类型选择 6 表示伺服电动机的编码器类型为 HiperFACE103226 编码器零位偏移量 0 设定伺服电动机编码器偏移量10323l STA状态控制字 0xl00l 伺服控制参数STA-0为1、STA-3为l103237 轴地址 3 与逻辑轴号-致103243 驱动器规格/电动机类型代码 000 根据实际所使用的驱动与电动机填写1o3286 电动机额定电流 680 所使用伺服电动机的额定电流103287 电动机额定转速 2 000 所使用伺服电动机的额定转速备注 带 的参数为非标配电动机需要设定设备接口参数：设备7参数号 参数名 参数值 参数说明507010 工作模式 1 设定总线网络中A轴伺服轴为位置增量模式507011 逻辑轴号 3 与A坐标轴轴号-致507012 编码器反馈取反标志 O 不取反，编码器反馈直接输入到数控系统507014 反馈位置循环使能 1 反馈位置采用循环计数方式5070l5 反馈位置循环脉冲数 23 592 960 与轴每转脉冲数参数值-致507016 编码器类型 3 绝对值反馈取反误差补偿参数：补偿轴 33oo000 反向间隙使能 l 设置当前轴反向间隙补偿的使能与禁止300o01 反向间隙补偿值 根据检测值设定 设置在常用工作区间内的反向间隙测量值300020 螺距误差补偿类型 2 螺距误差补偿功能开启，双向补偿3Ooo21 螺距误差补偿起始点坐标 0.000 0 设定补偿行程的起点300022 螺距误差补偿点数 9 设定补偿行程范围内的采样补偿点数30oO23 螺距误差补偿间距 45.0o0 O 设定补偿行程范围内两相邻采样补偿点的距离300024 螺距误差取模补偿使能 O 取模补偿功能关闭30oo25 螺距误差补偿倍率 1.000 0 螺距误差补偿值与该参数设定值相乘后输出给补偿轴300026 螺距误差补偿表起始参数号 700 000 设定螺距误差补偿表在数据表中的起始参数号R202.3为1”，则 轴正向进给 信号 G2622.3为1”，转 台正 向进给；反之，X485.3为 1”，R203.3为1”，则 A轴负向进给信号G2623.3为1”，转台负向进给。

(4)手轮控制等 uld 寻；，朋图5 转台使能PLC程序图 8所 示 为转 台手轮 控制 PLC程序，X488(X488.0～X488.7)为手轮控制外部 PLC信号(包括手轮急停、手轮轴淹手轮倍率)，G2621.0、G2621.1为手轮轴沿制字，当控制字数值为 11代表选择 A轴，G2621.8、G2621.9为手轮倍率选择控制字，当控制字数值为oo代表倍率×1、叭代表倍率10、10代表倍率×100和 11代表倍率×l 000。

(5)回零图6 转台轴选PLC程序图7 转台进给PLC程序· l58 ·图8 转台手轮控制PLC程序图9所示为转台回零 PLC程序。F2564.4为回零模式，当 轴回到参考点，A轴回零完成信号 F240.4为1”，1222.3为1”，Y483.1为1”，机床面板/4”对应指示灯亮。

图9 转台回零PLC程序(6)锁住报警图 10所示为转台锁装报警 PLC程序。COIN拈的作用是比较数的-致性，如果相同输出1”，不同输出0”。A轴转速保存在 F246中，如果转台转动，F246中数值不为0，则 COIN拈输出0”，R6.7状态也为0”；此时如果转台处于松开状态，1t7.1状态也为0”，R100.7就会置1”，则 G3012.0为1”，产生报 、 ，4轴夹紧 4轴夹紧，R7.1、 、 ，4NI松开 4轴松开R6.7eoIN F264 ， 、、 厂 A轴移动指令OR6.7 R7.1 R100 7I I I ， 、l I l l 、 ，A轴移动指令4轴松开 h轴夹紧报警R221.5 G240.6l I ， 、l I 、 厂 机床锁住灯 A轴锁住R7.O- I l4轴夹紧R7.1l l， l4轴松开R100.7 G3 012.0- l ， 、l l 、 ，A轴夹紧报警 报警32图1O 转台锁装报警PLC程序丝 缝2013年第 7期警(即4轴未夹紧，不能转动)。

(7)松开与夹紧图1 1所示为转台松开与夹紧 PLC程序。当系统执行 M40代码数控转台松开，执行 M41代码数控转台夹紧。X6.3是转台夹紧输入信号，X6.4为转台松开信号，Y4.7是转台夹紧输出信号，Y5.0是转台松开输出信号。

R231.O R55.0l M GET O ， 、、 ，循环启动灯 自动松开40自动松开I自动夹紧 弃轴松开R17.1 lR231.O R7.1MACK O启动灯j轴耘开40R231.0 R55.1 -MGET O ， 、循环启动灯41R55.1 R55.0 R17.0 /I ( >自动夹紧l自动松开 4轴夹紧R17.0 I J4轴夹紧。 I Arw O] l I I循环启动灯 4轴松开RI17.P 41 Y4.7 ， 、I l 、 ，4轴夹紧 4轴夹RI17.11，Y 5.o、1 I 、 ，4轴松开 4轴松X.6·3。

R 7·OI 、 ，4轴夹紧 4轴夹紧X6·4. ，R7-1、4 4 松图1 1 转台松开与夹紧PLC程序cNc semInar数控专栏图12转台定位精度、重复定位精度和反向间隙检测将机床和数控转台回参考点，将八面棱体与心轴连接后，使用锁紧螺母锁紧，使用转台卡盘夹紧心轴，找正八面棱体回转轴线与转台回转轴线同轴，等高放置好 自准直仪；将自准直仪瞄准八面棱体靶面，收到反射光标后，校准使观测视野中光标与十字线对准，记下自准直仪的初始读数，数控系统执行程序使转台分度并分别记录正反两个方向不同分度位置(根据需要可以选择多个检测位置)的自准直仪读数值，并填写在表2所示的记录表中。读数完成后，依据国家标准GB/T12421.2-2000中相应的定位精度评定方法，分别计算转台定位精度、重复定位精度和反向间隙。表2所示为计算范例。

(2)转台反向间隙检测数控转台不同的回转方向在转台台面和驱动电动机之间表现出来的反向空行程，称为转台反向间隙。

转台反向间隙除了采用上述方法测量之外，也可以在转台的T型槽的-边芭指示器，用手摇脉冲发生器控制转台向-个方向回转，调整指示器，记下读数，反向转动转台，记下指示器读数发生变化的系统显示角度变化值，通过计算得出转台反向问隙。

(3)转台精度调整与补偿分别将自准直仪读数值及转台反向间隙值，利用数控系统的相关功能对转台的精度进行补偿，详细步骤方法可以参考数控系统有关说明书。

4 数控转台精度的检测与调整 5 结语数控转台精度主要包括定位精度、重复定位精度和反向间隙等，通常采用激光干涉仪、精密双向自准直仪等进行检测，下面以自准直仪为例进行说明，该测量方法需要精密双向自准直仪、八面棱体、八面棱体定位心轴、锁紧螺母、卡盘、卡盘过渡盘、指示器和表座等工具，如图 12所示。

(1)转台定位精度和重复定位精度检测其检测原理为利用精密双向自准直仪测量圆周分度误差，即将被测转台与-个更高精度的灾度标准量(八面棱体)直接进行比较测量。测量步骤如下：/ 。 uld 年 幂 说明了三轴加工中心加装数控转台的基本步骤方法，分析了华中8型系统对于4轴驱动控制的关键技术难点，介绍了应用精密双向自准直仪检测数控转台定位精度、重复定位精度检测和反向间隙的方法。