数控机床龙门坐标同步研究
摘要：本文简要介绍了采用sinumerik840d系统及其simodrive611d伺服驱动系统的数控机床同步轴的实施方案和调试方法。gantry-typecncmachine——withngantrygroups
（xi’anaircraftinternationalco.waiterpaley）
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：gantryaxis;leadingaxis;synchronizedaxis;db（datablock）;referencingpoint
一、前言
由于机床本身结构的需要，保证机床的整体刚性以及长导轨的稳定性，因此对于同一个坐标采用同步电机驱动，是当今机床厂普遍采用的方法。有助于提高伺服系统的刚性，克服单丝杠引起的位置偏差，避免弹性变形，确保机床的高精度。
二、功能简介
同步轴功能一般用在2个或多个机械连接的机床坐标，该坐标没有机械偏移；在编程的基础上，定义一个同步的坐标。
同步移动时，系统检测位置的当前值，是否在系统设定的误差范围之内。当同步附属轴偏离主动轴位置范围之外的话，系统会停止所有的坐标移动，有效防止由于不同步对机床机械部分进行的损坏。
同步轴功能的目的是为了严格检测坐标在导轨上的移动精度。
三、应用
同步轴功能用于大型龙门铣床的龙门同步功能，每一边都由自己本身的位置测量循环系统。由于机械硬件连接需要，两个驱动必须同步，已保证机械应力变形。一个同步组由一个主导轴和zui多2个从动轴组成。
四、硬件组织和同步定义
大型数控龙门铣床是由多个坐标单元组成（见下图）。每个坐标驱动都是单独的驱动系统，有自己的测量循环，组成一个完整的坐标系统。当机械坐标移动时，如图两组坐标x和x1，z和z1必须保证*同步，否则会对机械部件造成损害。
4．1关键词含义：
①同步轴组
同步轴组由至少一对坐标组成，包含一个主动轴和一个从动轴，这些轴都为机械连接。移动时必须同时由nc控制移动。所不同的是两个坐标位置检测系统都是单独的。
②主动轴
主动轴是nc控制的普通的机械坐标，可对其进行零件编程的直线或旋转轴。轴名是由同步组进行定义的。
③从动轴
从东轴也是由nc进行控制，但它总是随着主动轴的移动进行移动。轴名也是由同步组进行定义的。
4．2坐标定义
坐标定义是由机床数据gantry_axis_type来定义的:定义坐标是否属于同步组内，以及是主动轴还是从动轴。每组同步轴组都是由一个主动轴，和zui多2个从动轴组成。
4．3同步轴组的条件
同步轴组不能包含主轴
从动轴不能是定位轴
从动轴不能是另外一个同步轴组的轴名
同步轴组的坐标，每个坐标诸如匹配速度，加速度和动态响应时间等必须一致
4．3同步组实际坐标值误差监控
同步轴警示限制
主动轴与从动轴超出警示范围，nc系统输出报警信息：超出极限范围。同时plc输出信号，使机床停止自动运行。
同步轴行程限制
同步轴组超出行程范围。
五、同步轴的参考点和同步设定
5．1主动轴的参考点设置方法
坐标的参考点设定由plc的db块进行，要根据坐标驱动类型，进行plc的回参考点编程。启动该功能。启动方法为将plc “activatereferencing”=1和“activemachinefunctionref”=1） “traversingkey+/–”（db31,...;dbx4.7/4.6）设置为1。
5．2从动轴的参考点设置方法
当主动轴回参考点完成后，从动轴将自动回参考点。从动轴的参考点是由主动轴决定的。不能单独进行从动轴的回参考电动作。
5．3回参考点后同步轴组将根据nc编程要求自动运行。
六、与同步相关的机床资料
6．1
mdno.37100gantry_axis_type
该机床数据是用来定义2组同步基本特性：该坐标是否属于同步组内坐标，是哪一个坐标（主动轴或从动轴）。具体位设置如下图：
对于840d系统，可以配置zui多3个同步组。一个同步组必须要由一个主动轴和zui少一个从动轴组成。同组的轴不能再重复使用，如果定义错误，控制系统将输出“incorrectgantrymachinedata”信息，提示机床同步组配置错误。
该配置举例如下：
0没有同步轴
1同步轴组1中的主动轴
11同步轴组1中的从动轴
2同步轴组2中的主动轴
12同步轴组2中的从动轴
3同步轴组3中的主动轴
13同步轴组3中的从动轴
6．2
mdno.37110gantry_pos_tol_warning和37120gantry_pos_tol_error
这两个数据是为机床同步服务，保证机床坐标的正常同步精度，以完成机床的同步运动，并相关的输出信息以提示是否超出机床同步的范围。
定义这些数据后，机床同步就可以试运行。
七、同步轴信号描述
7．1nc控制坐标轴的信号描述
1．开始同步组信号db31,...dbx29.4;startgantrysynchronization
使机床同步开始运行，并保证同步误差在允许范围之内，否则此信号置0。
2．开始自动同步组信号db31,...dbx29.5;startautomaticsynchronization
开始自动运行同步组，与上个信号同类。
7．2来自坐标轴的信号描述
1．同步移动误差极限db31,...dbx101.2;gantrytriplimitexceeded
系统发出的是否同步信号。由plc接受并处理。
2．同步警示极限db31,...dbx101.3;gantrywarninglimitexceeded
同上。
3．同步轴同步开始db31,...dbx101.4;gantrysynchronizationreadytostart
4．同步轴组正在同步db31,...dbx101.5;gantrygroupingissynchronized
具体坐标同步信号如下表：
db号 位 内容
通用信号
11－14 5.2 启动机床ref功能
信道信号
21－28 33.0 参考点启动
坐标信号
31,...; 60.4，60.5 <同步参考点
31,...; 29.4 开始同步信号
31,...; 29.5 没有自动同步
31,...; 101.2 同步行程极限
31,...; 101.3 同步警示极限
31,...; 101.4 同步准备好
31,...; 101.5 同步组已同步
31,...; 101.6 同步组轴准备好
八、建立一个同步轴组
群组定义：坐标1＝主动轴采用增量测量回馈循环
坐标3＝从动轴采用增量测量回馈循环
*步：修改以下机床数据
第二步：设置nckplc接口信号
plc程序的设置：
axis1设置：
db31,...;dbx29.4=0
db31,...;dbx29.5=1
axis3置：
db31,...;dbx29.4=0
机床准备好信号设置：
db31,...;dbb101
第三步：设定md37110:gantry_pos_tol_warning和
37120:gantry_pos_tol_error为坐标的zui大值
参考点设置md37130:gantry_pos_tol_ref
此坐标数据的大小及关联如下：
第四步：设置完成，调整机床参数匹配。
九、结束语
机床坐标同步是实际应用中实用的基础技术，要根据所采用的机床刚性和结构，采用不同的配置，才能达到所要达到的机床精度要求。
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一、前言
由于机床本身结构的需要，保证机床的整体刚性以及长导轨的稳定性，因此对于同一个坐标采用同步电机驱动，是当今机床厂普遍采用的方法。有助于提高伺服系统的刚性，克服单丝杠引起的位置偏差，避免弹性变形，确保机床的高精度。
二、功能简介
同步轴功能一般用在2个或多个机械连接的机床坐标，该坐标没有机械偏移；在编程的基础上，定义一个同步的坐标。
同步移动时，系统检测位置的当前值，是否在系统设定的误差范围之内。当同步附属轴偏离主动轴位置范围之外的话，系统会停止所有的坐标移动，有效防止由于不同步对机床机械部分进行的损坏。
同步轴功能的目的是为了严格检测坐标在导轨上的移动精度。
三、应用
同步轴功能用于大型龙门铣床的龙门同步功能，每一边都由自己本身的位置测量循环系统。由于机械硬件连接需要，两个驱动必须同步，已保证机械应力变形。一个同步组由一个主导轴和zui多2个从动轴组成。
四、硬件组织和同步定义
大型数控龙门铣床是由多个坐标单元组成（见下图）。每个坐标驱动都是单独的驱动系统，有自己的测量循环，组成一个完整的坐标系统。当机械坐标移动时，如图两组坐标x和x1，z和z1必须保证*同步，否则会对机械部件造成损害。
4．1关键词含义：
①同步轴组
同步轴组由至少一对坐标组成，包含一个主动轴和一个从动轴，这些轴都为机械连接。移动时必须同时由nc控制移动。所不同的是两个坐标位置检测系统都是单独的。
②主动轴
主动轴是nc控制的普通的机械坐标，可对其进行零件编程的直线或旋转轴。轴名是由同步组进行定义的。
③从动轴
从东轴也是由nc进行控制，但它总是随着主动轴的移动进行移动。轴名也是由同步组进行定义的。
4．2坐标定义
坐标定义是由机床数据gantry_axis_type来定义的:定义坐标是否属于同步组内，以及是主动轴还是从动轴。每组同步轴组都是由一个主动轴，和zui多2个从动轴组成。
4．3同步轴组的条件
同步轴组不能包含主轴
从动轴不能是定位轴
从动轴不能是另外一个同步轴组的轴名
同步轴组的坐标，每个坐标诸如匹配速度，加速度和动态响应时间等必须一致
4．3同步组实际坐标值误差监控
同步轴警示限制
主动轴与从动轴超出警示范围，nc系统输出报警信息：超出极限范围。同时plc输出信号，使机床停止自动运行。
同步轴行程限制
同步轴组超出行程范围。
五、同步轴的参考点和同步设定
5．1主动轴的参考点设置方法
坐标的参考点设定由plc的db块进行，要根据坐标驱动类型，进行plc的回参考点编程。启动该功能。启动方法为将plc “activatereferencing”=1和“activemachinefunctionref”=1） “traversingkey+/–”（db31,...;dbx4.7/4.6）设置为1。
5．2从动轴的参考点设置方法
当主动轴回参考点完成后，从动轴将自动回参考点。从动轴的参考点是由主动轴决定的。不能单独进行从动轴的回参考电动作。
5．3回参考点后同步轴组将根据nc编程要求自动运行。
六、与同步相关的机床资料
6．1
mdno.37100gantry_axis_type
该机床数据是用来定义2组同步基本特性：该坐标是否属于同步组内坐标，是哪一个坐标（主动轴或从动轴）。具体位设置如下图：
对于840d系统，可以配置zui多3个同步组。一个同步组必须要由一个主动轴和zui少一个从动轴组成。同组的轴不能再重复使用，如果定义错误，控制系统将输出“incorrectgantrymachinedata”信息，提示机床同步组配置错误。
该配置举例如下：
0没有同步轴
1同步轴组1中的主动轴
11同步轴组1中的从动轴
2同步轴组2中的主动轴
12同步轴组2中的从动轴
3同步轴组3中的主动轴
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定义这些数据后，机床同步就可以试运行。
七、同步轴信号描述
7．1nc控制坐标轴的信号描述
1．开始同步组信号db31,...dbx29.4;startgantrysynchronization
使机床同步开始运行，并保证同步误差在允许范围之内，否则此信号置0。
2．开始自动同步组信号db31,...dbx29.5;startautomaticsynchronization
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1．同步移动误差极限db31,...dbx101.2;gantrytriplimitexceeded
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2．同步警示极限db31,...dbx101.3;gantrywarninglimitexceeded
同上。
3．同步轴同步开始db31,...dbx101.4;gantrysynchronizationreadytostart
4．同步轴组正在同步db31,...dbx101.5;gantrygroupingissynchronized
具体坐标同步信号如下表：
db号 位 内容
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31,...; 60.4，60.5 <同步参考点
31,...; 29.4 开始同步信号
31,...; 29.5 没有自动同步
31,...; 101.2 同步行程极限
31,...; 101.3 同步警示极限
31,...; 101.4 同步准备好
31,...; 101.5 同步组已同步
31,...; 101.6 同步组轴准备好
八、建立一个同步轴组
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坐标3＝从动轴采用增量测量回馈循环
*步：修改以下机床数据
第二步：设置nckplc接口信号
plc程序的设置：
axis1设置：
db31,...;dbx29.4=0
db31,...;dbx29.5=1
axis3置：
db31,...;dbx29.4=0
机床准备好信号设置：
db31,...;dbb101
第三步：设定md37110:gantry_pos_tol_warning和
37120:gantry_pos_tol_error为坐标的zui大值
参考点设置md37130:gantry_pos_tol_ref
此坐标数据的大小及关联如下：
第四步：设置完成，调整机床参数匹配。
九、结束语
机床坐标同步是实际应用中实用的基础技术，要根据所采用的机床刚性和结构，采用不同的配置，才能达到所要达到的机床精度要求。
高速切削自滚切刀具介绍
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GE-Druck德鲁克液位传感器PTX7533-PTX630系列
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