本文探討了數控機床龍門坐標同步的相關內容。

　　本文簡要介紹了采用SINUMERIK 840D系統及其SIMODRIVE 611D伺服驅動系統的數控機床同步軸的實施方案和調試方法。

 　　Gantry-type CNC machine——with n gantry groups

　　(xi’an aircraft international co. waiter paley)

　　Abstract：The actualizing project and adjusting method which gantry groups axes used CNC machine with SINUMERIK 840D

　　and SIMODRIVE 611D servo drive system are introduced here.

　　Key-Words：gantry axis; leading axis; synchronized axis; DB(data block); referencing point

　　一、 前言

　　由于機床本身結構的需要，保證機床的整體剛性以及長導軌的穩定性，因此對于同一個坐標采用同步電機驅動，是當今機床廠普遍采用的方法。有助于提高伺服系統的剛性，克服單絲杠引起的位置偏差，避免彈性變形，確保機床的高精度。

　　二、功能簡介

　　同步軸功能一般用在2個或多個機械連接的機床坐標，該坐標沒有機械偏移;在編程的基礎上，定義一個同步的坐標。

　　同步移動時，系統檢測位置的當前值，是否在系統設定的誤差范圍之內。當同步附屬軸偏離主動軸位置范圍之外的話，系統會停止所有的坐標移動，有效防止由于不同步對機床機械部分進行的損壞。

　　同步軸功能的目的是為了嚴格檢測坐標在導軌上的移動精度。

　　三、 應用

　　同步軸功能用于大型龍門銑床的龍門同步功能，每一邊都由自己本身的位置測量循環系統。由于機械硬件連接需要，兩個驅動必須絕對同步，已保證機械應力變形。一個同步組由一個主導軸和最多2個從動軸組成。

　　四、硬件組織和同步定義

　　大型數控龍門銑床是由多個坐標單元組成(見下圖)。每個坐標驅動都是單獨的驅動系統，有自己的測量循環，組成一個完整的坐標系統。當機械坐標移動時，如圖兩組坐標X和X1，Z和Z1必須保證完全同步，否則會對機械部件造成損害。

　　4.1關鍵詞含義：

　　①同步軸組

　　同步軸組由至少一對坐標組成，包含一個主動軸和一個從動軸，這些軸都為機械連接。移動時必須同時由NC控制移動。所不同的是兩個坐標位置檢測系統都是單獨的。

　　②主動軸

　　主動軸是NC控制的普通的機械坐標，可對其進行零件編程的直線或旋轉軸。軸名是由同步組進行定義的。

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　　從東軸也是由NC進行控制，但它總是隨著主動軸的移動進行移動。軸名也是由同步組進行定義的。

　　4.2坐標定義

　　坐標定義是由機床數據GANTRY_AXIS_TYPE來定義的:定義坐標是否屬于同步組內，以及是主動軸還是從動軸。每組同步軸組都是由一個主動軸，和最多2個從動軸組成。

　　4.3同步軸組的條件

　　同步軸組不能包含主軸

　　從動軸不能是定位軸

　　從動軸不能是另外一個同步軸組的軸名

　　同步軸組的坐標，每個坐標諸如匹配速度，加速度和動態響應時間等必須一致

　　4.3同步組實際坐標值誤差監控

　　同步軸警示限制

　　主動軸與從動軸超出警示范圍，NC系統輸出報警信息：超出極限范圍。同時PLC輸出信號，使機床停止自動運行。

　　同步軸行程限制

　　同步軸組超出行程范圍。

　　五、同步軸的參考點和同步設定

　　5.1主動軸的參考點設置方法

　　坐標的參考點設定由PLC的DB塊進行，要根據坐標驅動類型，進行PLC的指定回參考點編程。啟動該功能。啟動方法為將PLC “Activate referencing” = 1 和“Active machine function REF” = 1) “Traversing key +/–” (DB31, ... ; DBX4.7/4.6)設置為1。

　　5.2從動軸的參考點設置方法

　　當主動軸回參考點完成后，從動軸將自動回參考點。從動軸的參考點是由主動軸決定的。不能單獨進行從動軸的回參考電動作。

　　5.3回參考點后同步軸組將根據NC編程要求自動運行。

　　六、與同步相關的機床資料

　　6.1

　　MD NO. 37100 GANTRY_AXIS_TYPE

　　該機床數據是用來定義2組同步基本特性：該坐標是否屬于同步組內坐標，是哪一個坐標(主動軸或從動軸)。具體位設置如下圖：

　　對于840D系統，可以配置最多3個同步組。一個同步組必須要由一個主動軸和最少一個從動軸組成。同組的軸不能再重復使用，如果定義錯誤，控制系統將輸出“INCORRECT GANTRY MACHINE DATA”信息，提示機床同步組配置錯誤。

　　該配置舉例如下：

　　0 沒有同步軸

　　1 同步軸組1中的主動軸

　　11 同步軸組1中的從動軸

　　2 同步軸組2中的主動軸

　　12 同步軸組2中的從動軸

　　3 同步軸組3中的主動軸

　　13 同步軸組3中的從動軸

　　6.2

　　MD NO. 37110 GANTRY_POS_TOL_WARNING和37120 GANTRY_POS_TOL_ERROR

　　這兩個數據是為機床同步服務，保證機床坐標的正常同步精度，以完成機床的同步運動，并相關的輸出信息以提示是否超出機床同步的范圍。

　　定義這些數據后，機床同步就可以試運行。

　　七、同步軸信號描述

　　7.1NC控制坐標軸的信號描述

　　1.開始同步組信號DB 31, ... DBX29.4 ; Start gantry synchronization

　　使機床同步開始運行，并保證同步誤差在允許范圍之內，否則此信號置0。

　　2.開始自動同步組信號DB 31, ... DBX29.5 ; Start automatic synchronization

　　開始自動運行同步組，與上個信號同類。

　　7.2來自坐標軸的信號描述

　　1.同步移動誤差極限DB 31, ... DBX101.2 ; Gantry trip limit exceeded

　　系統發出的是否同步信號。由PLC接受并處理。

　　2.同步警示極限DB 31, ... DBX101.3; Gantry warning limit exceeded

　　同上。

　　3.同步軸同步開始DB 31, ... DBX101.4; Gantry synchronization ready to start

　　4.同步軸組正在同步DB 31, ... DBX101.5; Gantry grouping is synchronized

　　具體坐標同步信號如下表：

　　八、建立一個同步軸組

　　群組定義：坐標1=主動軸 采用增量測量回饋循環

　　坐標3=從動軸 采用增量測量回饋循環

　　第一步：修改以下機床數據

　　第二步：設置NCK PLC接口信號

　　PLC程序的設置：

　　axis1 設置：

　　DB31, ... ; DBX 29.4 = 0

　　DB31, ... ; DBX 29.5 = 1

　　Axis3置：

　　DB31, ... ; DBX 29.4 = 0

　　機床準備好信號設置：

　　DB31, ... ; DBB101

　　第三步：設定MD 37110: GANTRY_POS_TOL_WARNING和

　　37120: GANTRY_POS_TOL_ERROR 為坐標的最大值

　　參考點設置MD 37130: GANTRY_POS_TOL_REF

　　此坐標數據的大小及關聯如下：

　　第四步：設置完成，調整機床參數匹配。

　　九、結束語

　　機床坐標同步是實際應用中實用的基礎技術，要根據所采用的機床剛性和結構，采用不同的配置，才能達到所要達到的機床精度要求。