作者：周曉軍　　　　　 日期：2007.05.16
一、概述：
　　運動控制器(MNC)，是集運動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、和通訊技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品。具有可靠性高，功能齊全，使用靈活方便等優(yōu)點。本文介紹的是運動控制器MC4140、QS5伺服系統(tǒng)來實現(xiàn)高精三軸磨床的自動化改造。

二、高精密磨床的發(fā)展回顧：
　　很多年前，精密磨床的應(yīng)用已經(jīng)成為精細(xì)加工*的工藝。但由于自動控制技術(shù)的制約，zui初為手動進給，其缺點是切入磨削時進給不均勻，光磨時間控制不準(zhǔn)，至使精度差，而且效率低；
　　隨著PLC應(yīng)用的普及，PLC技術(shù)也在磨床上發(fā)揮了一定的效果。系統(tǒng)采用PLC＋高速定位模塊來實現(xiàn)，基本解決了用自動進給的方式取代了手動，進給均勻，精磨時間準(zhǔn)確；由于PLC程式的相對固定；PLC的單流程工作模式，PLC實現(xiàn)多軸聯(lián)動的困難等等，所以在實際應(yīng)用中又提出了新的問題。如隨意調(diào)整Y軸（工件旋轉(zhuǎn)）的分度數(shù)，能隨意分?jǐn)俍軸（磨頭）進給長度（即將Z總進給量，按隨意比例分?jǐn)偟矫恳徊剑?，人工干預(yù)下的實時補償?shù)龋?BR>　　由于以上問題的提出，筆者利用MC4140開發(fā)出高可靠性、高精度、高性價比三軸精密磨床伺服進給控制系統(tǒng)，加工工件幾何精度和效率大大提高，滿足客戶改造需要。

三、功能要求：
　　根據(jù)磨削工藝原理，控制系統(tǒng)實現(xiàn)如下功能：
　　1、啟動→快速進給→慢速進給→光磨延時→慢速進給→快速進給→快退回原點（各點位置可教導(dǎo)拾點）。
　　2、定位精度±1p。
　　3、可全自動、半自動、手動選擇。
　　4、任意時刻按復(fù)位→快退回原點，通電先返回原點（可參數(shù)選擇）。
　　5、可以工件計數(shù)或設(shè)置倒計數(shù)（計數(shù)到自動停機）
　　6、原位零點確定并記憶（也可任意設(shè)置參考零點）。
　　7、按鍵板面和128×64液晶顯示板可以以參數(shù)設(shè)定方式，設(shè)定快進速度，快退速度，慢進速度，快進量，慢進量，光磨延時時間，計數(shù)修整個數(shù)。和顯示實際位置，光磨延時時間，計數(shù)個數(shù)等功能。
　
四、工藝要求：
手動：X軸+/-方向、限位+/-，有高/低速度設(shè)定（能拾取起點、慢速起點、慢速終點、終點）確認(rèn)4個點以備自動和半自動時用。
　Z軸+、-方向，有速度設(shè)定；
　Y軸+、-方向，有速度設(shè)定（Y軸是驅(qū)動分度頭360/n,設(shè)定數(shù)為n）+方向1步、－方向1步、還有按設(shè)定度數(shù)＋進刀、-進刀；
　　　　　　　　 高速段　　低速段　　高速段　　 延時Ｔ返回
自動（半自動、全自動）：

　　1、X軸按拾取量+、-各運動1次1小周期　
　　2、Y軸（Y軸是驅(qū)動分度頭360/n,設(shè)定數(shù)為n）+方向運動1步（1/nY軸圓周）1小周期（1/nY軸圓周）1步（n次后要求到達起點，余數(shù)等分插補充）
　　3、Z軸（能設(shè)定2段1～25步、設(shè)定為X步就能設(shè)定X個運動量的數(shù)據(jù)）按各步數(shù)據(jù)運動該步，1小周期進該步，設(shè)定總進刀尺寸，X是百分比，可以平均分配，也可以人工修改。
　　如：1段進刀為4.00mm，步數(shù)為10步，就會彈出10個10.00％，結(jié)果每刀進0.40mm，如果修其中一步，其后面步結(jié)果發(fā)生反比變化。2段相同。進完1段就進2段。

五、運動過程描述（工藝過程）
【半自動運動過程】
　　　　
　　　　　　　　　　【全自動運動過程】
　　　　

六、控制系統(tǒng)簡介：

1、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，整個系統(tǒng)由三部分組成
(1) 操作部分(人機界面)：用于操作、設(shè)置磨削參數(shù)、顯示磨床運行狀況、故障報警；
(2) 控制部分(ARM＋FPGA)：主要控制磨床的定位，位置反饋、IO管理；
(3) 執(zhí)行部分(JaBao QS5 系列伺服電機及伺服驅(qū)動器)。
(4) 操作系統(tǒng)：UC/OS實時多任務(wù)操作系統(tǒng)。
　　　　
　　　　　　　　　　圖1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖
2、機械示意圖（略）
　 為保護三方知識產(chǎn)權(quán)，恕不能在此介紹。

七、結(jié)束語：
　　 MC4140的NC定位功能在其中占有重要的地位，只有選擇合適的MNC才能使定位達到預(yù)期的效果。筆者已成功將上述方案在實際磨床改造中實現(xiàn)，另筆者使用TP3340控制器產(chǎn)品成功設(shè)計出三軸磨面機（磨手表玻璃、寶石機床），并將在之后的文章中逐一介紹。