1 引言
數控機床主要由存儲介質、數控裝置、伺服系統、檢測反饋系統、機床本體等五大部分組成。作為數控機床最為核心的子系統一進給伺服系統實現數控機床的進給運動，即實現數控機床位置與速度控制功能。數控機床安裝后，需經機電聯調工作環(huán)節(jié)，進給伺服系統才能實現上述功能。本文以數控車床Z軸為例，介紹進給伺服軸的調試方法與過程。
2 數控機床進給伺服軸調試前的準備工作
根據數控機床的具體功能要求，需做以下調試前的準備工作：(1)明確數控裝置的配置型號，了解數控裝置的功能及參數。(2)熟悉機床采用的電氣元件清單，了解其功能及主要技術參數。(3)完成機床進給傳動系統的安裝。進給傳動系統的安裝主要包括以下內容：迸給電機與進給驅動器的電氣連接；進給驅動器與數控裝置的電氣連接；輔助電氣控制回路與數控裝置的連接；進給電機與機床進給絲杠的連接(調試前需斷開，防止調試過程發(fā)生意外)。(4)根據機床電氣原理圖及電氣安裝圖，檢查電氣線路，確保連接的準確性。
3 進給伺服軸的調試
數控機床進給伺服系統的調試主要包括兩部分：強電調試(數控系統外圍的電氣連接的調試)和弱電調試(數控系統參數、標準PLC的調試)。
3.1 機床電氣控制調試
合上機床總電源開關前．斷開所有空氣開關，尤其防止不正確的電源進入造成數控系統的損壞。
3.1.1電源電壓的檢測
為保證人身和設備的安全。根據電氣原理圖．逐步合上空氣開關(先接通控制電源再接通強電電源)，確認各種電源電壓是否正常，如進線電源(380V)，伺服變壓器副邊電壓(220V、lIOV、28V)等，各電源電壓的偏差應控制在+10％-15％。
3.1.2 控制回路的調試
(1)數控裝置電源的啟動/停止啟動數控裝置電源前，最好拔下數控裝置電源插頭，測量2、4腳或1、5腳，電源電壓為DC24V，斷開空氣開關，插好電源插頭，啟動后，觀察LCD是否出現顯示。
(2)急�；芈�
數控裝置的操作面板和手持單元上均設有急停按鈕，用于數控機床出現緊急情況下，使機床立即停止運動或切斷伺服驅動裝置的主電源。數控機床的急停按鈕通常與各坐標軸的硬極限開關、超程解除開關串接．以避免由于伺服反饋系統發(fā)生故障而使機床移動超出軟件限位值損壞機床。急停回路如圖1所示。
(3)機床導軌潤滑、照明、指示燈控制網路根據電氣控制回路，查看機床導軌潤滑、照明燈及指示燈控制中1路。
3.2機床參數調試
數控裝置和進給伺服裝置通電后，經自檢進入機床主控制畫面．要想數控機床正常工作，需進行必要的參數設置。
3.2.1 CNC系統參數的檢查
根據機床現場硬件配置，檢查系統參數是否正確，正確設置系統參數是正常運行系統的前提條件，具體參數如下：
數控系統型號：HNC一21MF(本系統軟件所支持的硬件類型)；數控系統類型：1(系統軟件的類型：1銑床，2車床，3車銑復合)；最多允許的通道數：1；最多允許的軸數：4；最多允許的聯動軸數：3；插補周期：4ms；刀具壽命管理：0(0禁止，l啟用)；移動軸脈沖當量分母：1(用以確定移動軸內部脈沖當量，即內部運算的最小單位為1um/此值)；極坐標編程、旋轉變換、縮放、鏡像功能：1(1開通，0未開通)。
3.2.2 進給伺服軸的設定
進給伺服軸的沒定主要包括伺服軸所屬通道、軸號、軸名稱、軸類型，具體參數如下：
(1)通道設置參數
通道名稱：0(通道名稱用于區(qū)別不同的通道，字母或數字的組合，最多8位字符，通常選擇0通道)；通道使能：1(所選通道是否有效。0：無效，l：有效)；z軸軸號：2(分配到本通道邏輯軸7的實際軸軸號，0~15有效，-1無效)。
(2)坐標(伺服)軸參數
軸2：Z(此值與通道參數中軸號設為0的邏輯軸軸名相同)；所屬通道號：0(該實際軸指定的所屬通道號，與通道參數中設置相同)；軸類型：1(0：未安裝，1：移動軸，2：旋轉軸)；伺服驅動器部件號：2(軸2伺服驅動裝置的部件號一般設為2，對應外部軸控制接口XS32．其他軸類推)；定位允差：30um；最高快移速度：3800(mm/min)；最高加工速度：3000(mm/min)。
3.2.3坐標(伺服)軸硬件配置參數
3.2.3.1數控裝置
(1)部件2(軸2)
部件型號：5301(指定接口板卡的型號)；標識：45(脈沖指令的伺服驅動)；地址：0(指定外部設備占用的地址)；配置0：2；配置1：0。
配置0設置的具體方法：配置0由八位二進制數(D0一D8)表示，(DO—D3)指伺服軸號，fD4一DS)指數控裝置脈沖指令形式(oo：缺省單脈沖輸出；Ol：單脈沖輸出；10：正反向脈沖輸出；Il：正交脈沖輸出)，(D6一D7)指數控裝置接收反饋脈沖指令形式。
(2)部件20(機床操作面板)1
部件犁號：5301；標識：13；地址：0；配置O：O；配置l：0。
(3)部件21(外部基本YO信號)
部件型號：5301；標識：13；地址：0；配置0：1；配置1：0。
(4)部件24(手持單元)
部件型號：5301；標識：31；地址：O；配置0：5；配置1：0。
3.2.3.2伺服驅動器
P22位置指令脈沖輸入方式：1(脈沖+方向，單脈沖)；P23控制方式選擇：0(位置控制方式)；P24伺服電機磁極對數：3(根據所選電機設置)；P25編碼器分辨率：2500(根據實際情況設置)；P26編碼器零位偏移量：0(配置登奇電動機)。
3.2.4坐標(伺服)軸伺服參數
3.2.4.1基本參數
是否帶反饋：45；電機每轉脈沖數為2500；最大跟蹤誤差：12000um。
3.2.4.2坐標軸指令值與反饋值的匹配
要使數控機床坐標軸的指令值與反饋值相同，需調整數控裝置中反饋電子齒輪比(伺服內部參數[1]/1_司服內部參數[2])和伺服驅動器內部的指令倍頻數(位置指令脈沖分頻分子/位置指令脈沖分頻分母)，具體計算方法如下：
(1)伺服驅動器內部的指令倍頻數
G=NxCx4/P=1x2500x4/10000=1/1(N：電機旋轉圈數；C：光電編碼器線數；P：輸入指令的脈沖數；G：電子齒輪比=指令脈沖分頻分子/指令脈沖分頻分母)
(2)反饋電子齒輪比
反饋電子齒輪比=X1*X2=1x1=1(X1：數控裝置細分數；X2：伺服驅動器內部電子齒輪比的倒數)
3.2.4.3坐標軸程序指令與機床實際移動距離匹配
為適應機床絲杠螺距、傳動比的變化，使程序指令值與機床實際移動距離相同，需調整外部電子齒輪比，即軸參數中的外部脈沖當量分子/外部脈沖當量分母。具體計算方法如下：
外部電子齒輪比=LxJ/(M×B×X1×X2)=6000×1/2500×4x1x1=3/5(um)
L：絲柯=螺距所對應的內部脈沖當量；N：電機每轉一圈，所需的脈沖數；J：機床進給軸的機械傳動齒輪比；M：電機碼盤線數；B：數控裝置對伺服電機碼盤反饋的倍頻數；X1：數控裝置細分數；X2：伺服驅動器內部電子齒輪比的倒數。
3.2.5坐標(伺服)軸行程設置
行程的設置原則應保證其得到充分利用，使機床獲得最大的行程。數控機床的行程保護分兩級：一是軟件限位保護(數控裝置軸參數中正軟極限位置、負軟極限位置設置)，二是硬件限位保護(由機床各軸限位開關和急停按鈕組成的急�；芈穪韺崿F)
3.2.6坐標(伺服)軸參考點設置
參考點是數控機床一個固定點，一般在各軸正向最大極限處�；貐⒖键c是為建立起機床坐標系、確立機床的基準點而進行的開機時的操作。目前大多數機床主要采用有擋塊回參考點方法(行程開關+機械擋塊)，對于配有華中數控裝置的數控機床主要采用雙向回參考點方式，即+一+方式。設置回參考點參數如下：
回參考點方式：2(雙向回參考點)；pI參考點方向：+；參考點位置：0(設置參考點在機床坐標系中的坐標位置，此時機床零點與機床參考點重合)；參考點開關偏差：0(回參考點時，坐標軸找到z脈沖后．并不作為參考點，而是繼續(xù)走過一個參考點開關偏差值。才將其坐標設置為參考點)參考點快移速度：3800；回參考點定位速度：200。
3.2.7坐標(伺服)軸伺服優(yōu)化參數
伺服優(yōu)化的主要目的是使數控系統的控制配合發(fā)揮出最佳動態(tài)效果，達到整個系統的最佳動態(tài)特性。伺服優(yōu)化的主要參數如下：
(1)數控裝置設置參數
快移加減速時間常數(ms)：32；快移加減速捷度時間常數(ms)：16；加工減速時間常數(ms)：32；加工加減速捷度時間常數(ms)：16。以上四個參數根據電機轉動慣量、負載轉動慣量、驅動器加速能力確定。
(2)伺服驅動器設置參數(HSV-16)
PO位置比例增益：3000；P2速度比例增益：4000；P3速度積分時間常數：16ms；P6加減速時間常數：200；P11定位完成范圍：100；P12位置超差范圍：32767。
3.2.8 PMC程序調試
為方便用戶的使用．華中數控裝置配有標準PLC界面，鑒于篇幅的限制，在此不詳細介紹。
4 結語
數控機床的凋試是一項十分復雜而具體的技術性工作，調試人員需核實檢查，尊重實際，隨時保持機床清潔與潤滑，調試后做好機床數據的備份工作，對于多臺相同設備的調試，利用數控裝置裝入參數功能采用備份數據實現批量調試。
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本文標題：基于華中數控系統的迸給伺服軸的調試
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