简要描述：单工位伺服攻丝机床采用了我司的高精度的钻孔动力头，可进行高速钻孔、铰孔、步进加工等，还可配置攻丝动力头，进行钻孔等组合加工；还可配置多轴头进行多孔加工。

单工位伺服攻丝机床

单工位伺服攻丝机床采用了我司的高精度的钻孔动力头，可进行高速钻孔、铰孔、步进加工等，还可配置攻丝动力头，进行钻孔等组合加工；还可配置多轴头进行多孔加工。

特点：加工效率高，对工件的大批量生产可大大的降低生产成本。

系统结构图如下图一所示，一段攻丝过程的完成由控制刀头垂直运动的Z轴和旋转运动的主轴(下文简称C轴)共同完成，C轴攻丝最高速度要求为5000rpm。控制工件平移运动的X、Y轴在此文中不做详细介绍，攻丝的速度和精度由C轴和Z轴匹配的精确度决定。

图一：系统结构图

由上图可知，CNC系统发送两路脉冲信号，分别传输给M700驱动器以及Z轴驱动器，控制两轴电机的运行以及加减速，驱动器将收到的脉冲信号转换成速度信号控制电机的运行，并将电机编码器反馈回的位置经过分频输出反馈至CNC，使整个系统构成一个双闭环控制系统。同时CNC将C轴和Z轴的位置进行比较，能够实时计算出刀头实际位置误差，该误差作为诊断信息在系统显示屏上显示，供调试以及生产过程中监控攻丝质量。

除攻丝功能外，C轴电机还要完成铣削，钻孔以及定位模式。铣削以及钻孔模式下，变频器以最高12000rpm的速度运行，定位模式主要是在C轴换刀前对其轴位置进行定位，同时保持足够的锁定力矩以保证自动换刀过程的完成。

2.控制要点

1. 铣削模式

铣削模式与钻孔模式类似，CNC给定的都是恒速脉冲信号，驱动器只需将电机速度控制在最大12000rpm并稳定运行。由于CNC给定的是高速脉冲信号，电缆需使用品质较好的屏蔽双绞线，并做好系统接地，保证驱动器接收到的信号不受干扰。

此例中，来自CNC的给定以及反馈信号都接在驱动器自带的反馈端子P1.P2上，电机SinCos编码器反馈信号接到扩展卡SI-Universal Encoder 卡P1口。设置好相应的电机以及编码器参数，执行动态自整定后即可运行电机，由于12000rpm已经超出电机额定转速，需要使能高速模式，应用CTScope示波器监控实际转速如下图三，适当调节速度环参数，即可达到12000±1prm的速度精度。满足用户需求。

图二：CTScope监控不同速度下的控制精度

2. 定位模式

当设备需要更换刀头时，系统会提前发来一个开关量输入信号，驱动器需要将电机轴旋转到固定的位置并以足够的力矩锁死，之后反馈一个完成信号至CNC系统。

此例使用的SinCos编码器，其信号图见下图四，不能提供绝对位置，需要应用其Z脉冲信号作为参考位置对C轴轴进行定位，应用M700驱动器Z脉冲模式设置参数，可以实现编码器位置以Z脉冲为零位。由于Z脉冲的位置是固定的，应用M700的定位功能，设定好定位位置，驱动器接收到定位指令后将自动旋转C轴至该位置并锁定。

图三：编码器信号图

3. 攻丝模式

攻丝模式采用的是速度跟随方式，速度曲线变化非常快(5000rpm/0.3s)，所以其控制难点是在速度跟随的精度要求非常高，影响速度跟随精度的原因较多，主要有输入信号的采样周期，速度指令更新周期，以及速度环的响应特性，M700驱动器通过其配置的选件卡MCi210结合MCS编程软件中的position任务能达到最快250μs的响应速度，将CNC脉冲指令的速度传输至驱动器速度给定参数Pr1.021.以此来提高速度指令的更新周期。

在速度环响应特性方面，控制核心是针对不同的速度给出不同的速度环PI值，完成此项任务，同样离不开MCS软件快速精确的控制，通过M700板载硬件或配置的MCI210卡都可完成此项功能。应用CTscope监控的速度图片以及攻丝效果见图五、图六所示。经客户测试满足要求。

图四：攻丝过程速度曲线

图五：实际攻丝效果