智研CNC 在龙门石材设备中的应用

一、前言：

龙门控制又叫双轴驱动，是指跨度较大的机台，采用双伺服同时驱动做进给的方式。一般来说，此种设备横向、纵向跨度较大，对于控制系统的要求较高。要求伺服刚性要好、CNC 系统响应要快。

双伺服的控制方式，一般采用跟随控制，一轴做主，一轴做从，从轴跟随主轴同时动作，跟随的效果直接影响到加工速度与精度。本文介绍了智研M470 在龙门设备中的典型应用，体现了智研系统高速度、高精度的特点。此次与南京办客户约定在济南最终客户处，参加了整机的安装、调试。工期大约10 天，目前设备已经正常工作。

二、设备简介

此设备为石材机械，主要做大理石材的精确钻孔，幅面尺寸为4 米*3 米，由于设备跨度大，半闭环控制无法满足要求，故而采用全闭环的控制方式。四轴伺服轴分别是：X 轴、Y 轴、Z 轴、A 轴。系统驱动4 轴伺服按照G 代码程序，做不同轨迹的运动。X 轴做横向控制，Z 轴做垂直控制，Y 轴与A 轴做纵向控制。要求通过USB 传输G 代码，来实现不同石材的不同方式钻孔。精度要求：正负10um。

三、硬件配置：

智研系统成套型号：INCON-M470-2

1.5KW 伺服*3 + 1.5KW*1 伺服带抱闸

德国磁性尺1um

罗升导轨、丝杠

利茗1：10 减速机

四、控制框图：

五、方案实现：

1)X 轴的控制

X 轴行程较长，故而采用全闭环的控制方式，即：系统M470 发送X 轴模拟量信号至伺服驱动，伺服做速度模式，完成速度环、电流环的控制。位置环的控制由系统+位置反馈来完成。位置反馈来源于外部的磁尺信号，此种控制方式的优点是：工作台不会完全依赖伺服，有效的避免了大行程时，丝杠的变形以及机台的变形。

2)Z 轴的控制

由于Z 轴行程较短(600mm)，Z 轴采用了半闭环的控制方式，即：系统M470发送Z 轴模拟量信号至伺服驱动，伺服做速度模式，完成速度环、电流环的控制。位置环的控制由CNC + 伺服的位置反馈来完成。

3)Y 轴与A 轴的控制

Y 轴也采用全闭环的控制，控制方式与X 轴相同。

A 轴的控制采用跟随Y 轴的方式，智研M470 有跟随控制，也就是A 轴完全跟随于Y 轴，从控制上实现了完全的同步，通过底层PLC 的设置来实现。从实际跟随的效果来看，速度、精度完全能满足客户要求，能达到+-1um 的精度。需要注意的是A 轴的机械参数设置要与Y 轴完全相同，保证完全跟随、需将A 轴的限位短接，否则A 轴会警报。

六、注意事项：

1)磁尺的安装

a) 做平行度的校准;

b) 读头与尺之间距严格按照规定;

c) Y 轴与A 轴的读头安装，读头朝向一致。

2)主回路电气的连锁：

电气上保证先上系统电源，再上伺服电源;

由于Y 方向是跟随控制，不允许有误操作。故而，操作面板上的急停规划成断掉伺服电源。

3)电气柜配线：

24V 与220V 的控制分别使用两个继电器，防止检修时误操作;

CNC、主轴、伺服用接触器分别单独控制，方便维护、检修;

信号线屏蔽层可靠接地，防止漏电及干扰信号介入。