輪廓控制系統

輪廓控制數控機牀能夠對兩個或兩個以上運動的位移及速度進行連續相關的控制，使合成的平面或空間的運動軌跡能滿足零件輪廓的要求。

它不僅能控制機牀移動部件的起點與終點座標，而且能控制整個加工輪廓每一點的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。 常用的數控車牀、數控銑牀、數控磨牀就是典型的輪廓控制數控機牀。數控火焰切割機、電火花加工機牀以及數控繪圖機等也採用了輪廓控制系統。

輪廓控制系統的結構要比點位和直線控系統更為複雜，在加工過程中需要不斷進行插補運算，然後進行相應的速度與位移控制。 計算機數控裝置的控制功能均由軟件實現，增加輪廓控制功能不會帶來成本的增加。因此，除少數專用控制系統外，現代計算機數控裝置都具有輪廓控制功能。 ^[1] 

輪廓監控功能，是通過測量的實際位置值與從NC計算出的實際位置值進行比較來實現的。為提前計算出跟隨誤差，應使用一個模犁來模擬，包括前饋控制中位置控制的動態特性。為使監控系統在速度輕微變化時不做出響應（由於負載變化而導致的速度變化），使用公差帶用於輪廓偏差範圍進行監控。

需要注意的是，“輪廓監控”報警一般出現軸啓動瞬間。當需要軸運動時，NC在給定指令發出後如果發現軸不能在設定的循環監測週期內到達給定的預定位置，超出了誤差帶，就會出現“輪廓監控”報警。軸啓動後不能如預計的那樣到達預定位置，不外乎有三種可能性：

1、機械負載偏大：當機械負載過大而電機選擇偏小時，電機無法很快帶動負載驅動，於是就不會在預定時間內到達預定位置，導致報警；

2、加速度設置過大：機械負載雖然合適，但是為了追求過高的軸動態響應特性，將軸加速度MD32300設置得太大，也可能使得電機瞬間過載，無法驅動負載，因此報警。此時可以將加速度MD32300中的數值減小些；上述兩種因素從本質上説是差不多的。

3、伺服故障：這種情況下往往由於功率模塊或者控制模塊出現問題，導致沒有實際電流輸出或者輸出電流不足，電機無法驅動負載，導致報警。有時候會只有一個“輪廓監控”報警，但也有可能還會出現“最大電流監控”或者“速度控制器輸出限制”等過電流類的報警。這種情況可以從“診斷---服務顯示----驅動服務”中看出：啓動瞬間，電機給定轉速有了，但沒有平滑電流輸出同，所以沒有實際轉速，因此報警，否則可能是驅動本身的問題。 ^[2] 

輪廓控制系統是一款集成表面粗糙度和輪廓測量的測量儀器；採用進口高精度光柵測量系統、高精度研磨導軌、高性能非接觸直線電機、音圈電機測力系統、高性能計算機控制系統技術，實現對各種工件表面粗糙度和輪廓進行測量和分析。通過高精度研磨導軌、高性能直線電機保證測量的高穩定性及直線度，採用進口高精度光柵測量系統建立工件表面輪廓的二維座標，計算機通過修正算法對光柵數據進行修正，最終還原出工件輪廓信息並以曲線圖顯示出來，通過軟件提供的分析工具可對輪廓進行各種參數分析。

輪廓儀為全自動測量設備，操作者只需裝好被測工件，在檢定軟件上設定掃描的開始、結束位置，點擊“開始”按鈕，測針會自動接觸工件表面，並按設定的位置掃描；可高精度地測量精密加工零部件的粗糙度和輪廓形狀，再選擇所需評價參數即可進行評價。

1、高精度、高穩定性、高重複性：完全滿足被測件測量精度要求：

（1）選用國際領先的高精度光柵測量系統和高精度電感測量系統，測量精度高；

（2）自主研發高精度研磨導軌系統，導軌材料耐磨性好、保證系統穩定可靠工作；

（3）高性能直線電機驅動系統，保證測量穩定性高、重複性好；

2、智能化管理與檢測軟件系統：儀器操作界面友好，操作者很容易即可基本掌握儀器操作，使用十分簡便。

（1）10多年積累的實用檢定軟件設計經驗，向客户提供簡潔、實用、快速的操作體驗；

（2）功能強大、自動處理數據、打印各種格式的檢定報告，自動顯示、打印、保存、查詢測量記錄；

（3）測量範圍廣，可滿足絕大多數類型的工件粗糙度輪廓測量；

（4）可自動和手動選取被測段進行評定，可依據客户要求進行軟件功能的定製；

（5）純中文操作軟件系統，更好的為國內用户服務；

（6）打印格式正規、美觀。檢定數據可存檔，或集中打印，不佔用檢定操作時間；

（7）本儀器採用計算機大容量數據庫儲存，可自動記錄保存所有檢定結果。

3、測量力系統：採用音圈電機測力系統，測力可實現從10～150mN連續可調，測力分辨力可達0.2mN；避免了老式砝碼加載因周圍環境振動帶來的測力誤差，降低了測力變化引起的測量誤差。

4、智能保護系統：一旦出現主機與被測工件或夾具相撞、或測針在掃描過程中出現拉力過大，儀器會停止掃描保護測量系統和測針。

5、靈活手動控制：儀器配置了操作杆，可在測量工件前對測針進行粗定位；在脱離電腦的情況下，讓測針左右、上下快速移動。 ^[3] 

為使監控系統在速度輕微變化時不做出響應（由於負載變化而導致的速度變化），使用公差帶用於輪廓偏差範圍進行監控。

1、擴大MD36400CONTOUR-1’0L(公差帶輪廓監控)出現25050輪廓監控報警，是受監控系統速度的輕微變化超出公差帶輪廓監控MD36400的閾值而產生的，只需把MD36400公差帶輪廓監控放大即可。但只有偶爾改變此參數，該方法才會生效。

2、改變MD32200POSCTRL—GAIN(伺服增益係數)的設定若只有在停車時才會出現25050報警，説明此時在制動時，軸不能在規定時間內達到要求的速度，產生的原因是系統KV係數設定不當，檢查MD32200數值，採取提高MD32200數值，或者檢查伺服系統轉速調節器響應特性，或者鶯新對伺服系統進行優化處理等方法加以解決。然而如果MD32200數值太高，座標軸將不穩定而使機牀的機械部分承擔不必要的應力，最高的實用系統KV係數將決定於傳動裝置的一般響應和機牀的質量。

3、改變加速度MD32300MAX—AX—ACCELL(軸加速)設定當出現25050報警時，首先檢查MD32300的設定值是否過大，如果由於加速度很大而使電流值達到極限值，位置調節迴路將被斷開。一旦位置調節迴路又被再次接通。則“丟失”的實際值將以超調的形式被恢復。適當降低MD32300數值，觀察25050報警是否再出現。

4、檢查測量元件一般測量元件都接在負載上，當電機轉動時，測量元件隨負載上一起運動。由於測量元件固定位置不當或鬆動，當負載運動時，測量元件沒有跟隨上負載，此時NC系統沒有來自位置環反饋信號，則立刻會出現25050報警。將測量元件重新固定好，即可消除報警。

5、檢查機械潤滑當潤滑狀況不好，負載導軌上潤滑油不足或當電機轉動時，由於潤滑不好，靜態摩擦造成負載沒有立刻隨着電機運動，此時也會出現報警。只要加大潤滑油量，即可消除報警。

6、檢查負載是否過大此時需觀察操作面板卜驅動服務菜單，不加工工件時，電機的電流值一般是額定電流的4%左右，加TT件時，電機的電流值在19%左右。如若電機的電流值達到21%時，則會市即出現25050報警，此時應及時查找原因。由於負載加大，電機轉動而負載跟隨不上便發生了報警。因此，重新調整機械，降低加工工件時電機的電流值，即可消除報警。

7、維修實例一台歐馬機電股份有限公司生產配有西門子840D系統的MV一610立式加工中心，進給軸x軸出現25050報警。在手動方式下開x軸，機牀屏幕上顯示x軸進給1～2mm後出現25050報警，屏幕上X軸進給的1—2mm，有退回到開始沒有開x軸時的數值。調出機牀軸驅動服務菜單，觀察x軸的平滑電流值，發現電流變化很小。在10%左右，排除了機械原因。報警出現後，在電櫃觀察x軸驅動器，x軸驅動器也沒有報警，這説明x軸電機的給定一直存在。在調整MD36400，MD32300和MD32200後，進給x軸報警仍存在。用數字萬用表測量x軸電機時，發現x軸電機有接地現象，處理完x軸電機接地情況後，進給x軸機牀正常運行，報警消失。

8、一台交大昆機科技股份有限公司生產的TK6913A鏜牀，配有西門子840D系統，在運行進給軸y軸時出現25050報警。從驅動服務菜單觀察，y軸進給時的平滑電流值很大，機械人員檢查後發現，y軸絲槓支承座上的鎖緊螺母有斷裂現象，處理完後進給Y軸，報警消失。當潤滑狀況不好，負載導軌上潤滑油不足時，靜態摩擦造成負載沒有立刻隨着電機走，此時也會出現此報警。出現25050報警時，只需按復位鍵即可消除。

9、一台810D的加工中心，X軸一動即報：25050輪廓臨控，由於是人家轉手過來修的，他們確認是CCU盒（驅動）壞了，我接手後，經檢查驅動並沒有發現問題，要求去現場處理，裝機確實是報25050，我把電機線拆下，想測下對地電阻，不經意間發現有一相繞組沒有電阻，可能是電機壞或電機線斷了，後拆下電機側接頭測量，確認是電機線壞，更換後故障排除。 ^[3]