0 前言

　　外國高檔車床的刀塔控制采用伺服電機作驅(qū)動源，實現(xiàn)位置、速度的雙閉環(huán)控制,具有結(jié)構(gòu)簡單，容易加工制造、維護、精度高，轉(zhuǎn)位快等特點。而近年來，伺服刀塔開始在一些我國中高檔的機床上使用。國內(nèi)外只有部分設(shè)備企業(yè)能提供伺服刀塔裝備，國內(nèi)如大森、六鑫，國外如三菱，F(xiàn)ANUC，日立等的企業(yè)。伺服刀塔控制器是伺服刀塔的關(guān)鍵部分。因此，怎樣實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)與伺服刀塔控制器的聯(lián)系，是控制伺服刀塔的關(guān)鍵所在。

1 伺服刀塔的控制原理

　　1.1 伺服刀塔的介紹

　　伺服刀塔的機械結(jié)構(gòu)簡單，主要部件有液壓缸、三聯(lián)齒盤(包括靜齒盤、動齒盤、鎖緊齒盤)、減速機、鎖緊開關(guān)、零點檢測開關(guān)。其中，液壓缸控制刀塔的鎖緊；三聯(lián)齒盤完成刀塔的精定位；鎖緊開關(guān)反饋刀塔的鎖緊及松開信號；零點檢測開關(guān)用于刀塔的初始位置控制。

　　1.2 伺服刀塔的運動控制

　　伺服驅(qū)動器啟動后，首先進行伺服準備檢查，當檢查出錯時驅(qū)動器產(chǎn)生相應(yīng)報警。進行刀塔換刀，伺服驅(qū)動器判斷目標刀號到位電平是否到達，然后伺服電機減速，并檢查刀盤上的鎖緊信號，電機停止，完成整個換刀過程。在這個過程中，數(shù)控系統(tǒng)通過編寫換刀邏輯控制指令，由伺服驅(qū)動控制器控制刀塔電機完成換刀動作。

　　1.3 伺服刀塔的伺服控制器接口及其功能

2 伺服刀塔應(yīng)用案例

　　下面以廣州數(shù)控設(shè)備有限公司的 980TA2 系統(tǒng)控制臺達伺服刀塔 SATER 為應(yīng)用例子，說明伺服刀塔的具體應(yīng)用。

　　2.1 伺服刀塔 PLC 控制模塊

　　980TA2 系統(tǒng)控制伺服刀塔，PLC 控制主要有三個模塊，分別是伺服刀塔準備檢查、伺服刀塔回零、刀塔選刀控制。

　　2.1.1 伺服刀塔準備檢查

　　系統(tǒng)上電即開始伺服刀塔準備檢查。

　　① 輸出油壓啟動信號（M63），使到刀塔液壓系統(tǒng)工作，然后輸出伺服使能信號（TLOCK）；

　　② 輸出油壓鎖緊信號(M59，M61)，在系統(tǒng)參數(shù) 84 號的設(shè)置時間內(nèi)檢查鎖緊信號是否到位，如果鎖緊不到位產(chǎn)生 275 號報警：伺服刀塔執(zhí)行超時；

　　③ 當鎖緊信號（T06）到位后，輸出扭矩縮減信號（TLP，TLN），然后檢查刀塔 T01-T05 狀態(tài)，如果是全部是 0 狀態(tài)就產(chǎn)生 275 號報警；

　　④ 關(guān)閉伺服使能信號（TLOCK），同時將內(nèi)部 PLC 地址 R500 置為 1，表示伺服刀塔準備檢查完成，最后提示 277 號報警：伺服刀塔沒有回零。

　　2.1.2 伺服刀塔回零

　　伺服刀塔是比較昂貴的設(shè)備，所以在第一次上電后需要進行刀塔回零。選擇機械回零方式，按換刀鍵執(zhí)行伺服刀塔回零。

　　① 輸出伺服使能信號（TLOCK）；

　　② 輸出油壓放松信號（M59，M61），在系統(tǒng)參數(shù) 84 號的設(shè)置時間內(nèi)檢查 S8 放松信號是否到位，如果放松不到位產(chǎn)生 275 號報警：伺服刀塔執(zhí)行超時；

　　③ S8 放松到位后輸出原點觸發(fā)信號（TLP，TLN），然后檢查零點位置 T1-T5 狀態(tài)，如果零點位置不對就產(chǎn)生 275 號報警；

　　④ 零點位置正確后，輸出油壓鎖緊信號(M59，M61)，在系統(tǒng)參數(shù) 84 號的設(shè)置時間內(nèi)檢查鎖緊信號是否到位，如果鎖緊不到位產(chǎn)生 275 號報警：伺服刀塔執(zhí)行超時；

　　⑤ 鎖緊信號（T06）到位后，輸出扭矩縮減信號（TLP，TLN）；

　　⑥ 關(guān)閉伺服使能信號（TLOCK），伺服刀塔回零完成。

　　2.1.3 刀塔選刀控制

　　在“自動方式”下執(zhí)行 T 代碼，或在“手動方式”下按“換刀”鍵，進行刀塔選刀流程。選刀前檢查伺服刀塔是否執(zhí)行過刀塔回零，若未執(zhí)行，則先進行刀塔回零，再進行刀塔選刀。刀塔回零和選刀前檢測油壓是否啟動，若沒啟動油壓則報警 278：“伺服刀塔沒開啟油壓系統(tǒng)”。刀塔選刀控制如下：

　　① 輸出伺服使能信號（TLOCK）；

　　② 輸出刀位選定信號（M51、M53、M55、M57）；例如 5 號刀 0101：M57:0， M55:1，M53:0，M51:1；

　　③ 輸出油壓放松信號（M59，M61），在系統(tǒng)參數(shù) 84 號的設(shè)置時間內(nèi)檢查放松信號是否到位，如放松不到位產(chǎn)生 275 號報警：伺服刀塔執(zhí)行超時；

　　④ 當放松到位后輸出選刀觸發(fā)信號（TLP，TLN），然后檢查刀位位置 T1-T5 狀態(tài)，如果刀位位置不對就產(chǎn)生 275 號報警；

　　⑤ 輸出控制油壓鎖緊信號，在系統(tǒng)參數(shù) 84 設(shè)置范圍內(nèi)檢查鎖緊到位信號是否到位， 如果不到位產(chǎn)生 275 號報警：伺服刀塔執(zhí)行超時；

　　⑥ 當鎖緊到位信號到位后輸出扭矩縮減信號；

　　⑦ 關(guān)閉伺服使能信號（TLOCK），選刀結(jié)束。

　　2.2 伺服刀塔 I/0 連接

　　980TA2 系統(tǒng)與伺服刀塔驅(qū)動器 I/O 連接，要求 8 個輸入點，8 個輸出點；

　　2.3 伺服刀塔參數(shù)設(shè)置

　　使用伺服刀塔功能，控制系統(tǒng)方面有幾個參數(shù)要一定設(shè)置。它們分別是：81 號參數(shù)：總刀位數(shù)為 8；

　　84 號參數(shù)：第一把刀換到最后一把的時間上限為 15000；　　88 號參數(shù)：未接到*TCP 的報警時間為 8；　　148 號參數(shù)：刀塔擴展類型為 10。

　　伺服刀塔驅(qū)動器參數(shù)定義分為五大群組。參數(shù)起始代碼 P 后之第一字符為群組字符，其后之二字符為

　　參數(shù)字元。通訊位置則分別由群組字符及二參數(shù)字元之十六進制值組合而成。使用時，主要調(diào)整參數(shù)如下：

　　1. P1-44 為齒輪比設(shè)定，216 參數(shù)設(shè)定為 54、220 參數(shù)設(shè)定為 72；　　2. P1-50 為原點復(fù)歸大偏移正參數(shù) 0 或 1；　　3．P1-51 為原點復(fù)歸小偏移正參數(shù) 0 或 10000；　　4．P2-46 為刀位選擇，12 刀參數(shù)設(shè)定為 12，8 刀參數(shù)設(shè)定為 8；　　5．P4-05 為 JOG 時手動速度，參數(shù)設(shè)定范圍 100 至 200；　　6．P4-07 為顯示 DI 輸入訊號；　　7．P4-09 為顯示 DO 輸出訊號。

　　2.4 伺服刀塔報警處理

　　伺服刀塔使用過程出現(xiàn)的報警，大多數(shù)故障是外圍接線出現(xiàn)問題。如刀塔油壓回路沒有啟動，刀塔鎖緊開關(guān)損壞等。980TA2 系統(tǒng)設(shè)定有完備的報警處理，界面上顯示報警內(nèi)容、解決方法等信息。

3 結(jié)束語

　　基于伺服刀塔的突出優(yōu)點，伺服刀塔在數(shù)控裝備市場會越來越重要。普及伺服刀塔的使用，加快設(shè)備技術(shù)革新，實現(xiàn)更快，更穩(wěn)定，定位精度更高的刀塔控制，使得數(shù)控加工的效率更高。