0 前言

　　外國高檔車床的刀塔控制采用伺服電機作驅動源，實現位置、速度的雙閉環控制,具有結構簡單，容易加工制造、維護、精度高，轉位快等特點。而近年來，伺服刀塔開始在一些我國中高檔的機床上使用。國內外只有部分設備企業能提供伺服刀塔裝備，國內如大森、六鑫，國外如三菱，FANUC，日立等的企業。伺服刀塔控制器是伺服刀塔的關鍵部分。因此，怎樣實現數控系統與伺服刀塔控制器的聯系，是控制伺服刀塔的關鍵所在。

1 伺服刀塔的控制原理

　　1.1 伺服刀塔的介紹

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

　　1.2 伺服刀塔的運動控制

　　伺服驅動器啟動后，首先進行伺服準備檢查，當檢查出錯時驅動器產生相應報警。進行刀塔換刀，伺服驅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，數控系統通過編寫換刀邏輯控制指令，由伺服驅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 伺服刀塔應用案例

　　下面以廣州數控設備有限公司的 980TA2 系統控制臺達伺服刀塔 SATER 為應用例子，說明伺服刀塔的具體應用。

　　2.1 伺服刀塔 PLC 控制模塊

　　980TA2 系統控制伺服刀塔，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)，在系統參數 84 號的設置時間內檢查鎖緊信號是否到位，如果鎖緊不到位產生 275 號報警：伺服刀塔執行超時；

　　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，如果是全部是 0 狀態就產生 275 號報警；

　　④ 關閉伺服使能信號（TLOCK），同時將內部 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），在系統參數 84 號的設置時間內檢查 S8 放松信號是否到位，如果放松不到位產生 275 號報警：伺服刀塔執行超時；

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

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

　　⑤ 鎖緊信號（T06）到位后，輸出扭矩縮減信號（TLP，TLN）；

　　⑥ 關閉伺服使能信號（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行過刀塔回零，若未執行，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”。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），在系統參數 84 號的設置時間內檢查放松信號是否到位，如放松不到位產生 275 號報警：伺服刀塔執行超時；

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

　　⑤ 輸出控制油壓鎖緊信號，在系統參數 84 設置范圍內檢查鎖緊到位信號是否到位， 如果不到位產生 275 號報警：伺服刀塔執行超時；

　　⑥ 當鎖緊到位信號到位后輸出扭矩縮減信號；

　　⑦ 關閉伺服使能信號（TLOCK），選刀結束。

　　2.2 伺服刀塔 I/0 連接

　　980TA2 系統與伺服刀塔驅動器 I/O 連接，要求 8 個輸入點，8 個輸出點；

　　2.3 伺服刀塔參數設置

　　使用伺服刀塔功能，控制系統方面有幾個參數要一定設置。它們分別是：81 號參數：總刀位數為 8；

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

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

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

　　1. P1-44 為齒輪比設定，216 參數設定為 54、220 參數設定為 72；　　2. P1-50 為原點復歸大偏移正參數 0 或 1；　　3．P1-51 為原點復歸小偏移正參數 0 或 10000；　　4．P2-46 為刀位選擇，12 刀參數設定為 12，8 刀參數設定為 8；　　5．P4-05 為 JOG 時手動速度，參數設定范圍 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的報警，大多數故障是外圍接線出現問題。如刀塔油壓回路沒有啟動，刀塔鎖緊開關損壞等。980TA2 系統設定有完備的報警處理，界面上顯示報警內容、解決方法等信息。

3 結束語

　　基于伺服刀塔的突出優點，伺服刀塔在數控裝備市場會越來越重要。普及伺服刀塔的使用，加快設備技術革新，實現更快，更穩定，定位精度更高的刀塔控制，使得數控加工的效率更高。