平旋盤作為一種重要的功能部件，廣泛應用于能源、交通、重型等機械行業，是加工箱體類工件的關鍵設備口銑鎖類機床配備附件平旋盤后，可以實現車銑復合功能，增加鍵削大直徑孔、平面，車削外圓、端面、切槽等功能，一次可完成銑、膛、車等多工序加工，擴大機床加工工藝范圍，大大提高加工效率。

1 平旋盤

　　圖1所示為可卸式電動數控平旋盤的結構，底座通過鎖緊油缸固定在滑枕上，由主軸帶動平旋盤回轉，實現回轉主運動口滑塊是一個獨立的數控軸，由獨立的伺服電動機和驅動裝置控制實現徑向移動口通過數控信號的控制，可實現W軸(猾枕或主軸箱移動)與U軸猾板徑向運動)的聯動，從而可以加工復雜的型面口數控平旋盤的傳動比有兩種類型:

　　(1)主軸與平旋盤的傳動比為1: 1，此時平旋盤的位置與主軸位置是同步的，可以在數控機床上通過NC與PLC的協作一鍵啟動，實現安全可靠地自動更換。

　　(2)主軸與平旋盤的傳動比非1:1，典型傳動比為13:38，此時主軸與平旋盤位置是不同步的，數控系統無法確定平旋盤相對于主軸的旋轉位置。因此，平旋盤只能進行手動更換，為保證操作的安全性，不僅需要人工使用百分表或千分表找正平旋盤0°位置，而且還要采用數控系統手動功能旋轉平旋盤1至13圈才能最終找到需要的位置(主軸0°)。這種人工手動控制方式，需要多人配合，耗時長，勞動強度大，效率低，極容易出錯。

　　本文針對數控平旋盤非1：1傳動手動更換弊端，從平旋盤的結構和更換要求入手，以Simens840 D數控系統為例，深入分析數控系統對機床軸的控制過程，提出采用第二傳動比解決平旋盤速度同步問題。提出采用無實際驅動器控制的模擬軸，實現平旋盤實際位置的保持記憶，解決平旋盤自動交換的關鍵技術。通過編制NC宏程序，實現數控平旋盤的一鍵自動更換的開發。

2 自動更換控制原理

　　2.1 編程同步

　　工件加工程序編制通常以主軸轉速為依據，安裝平旋盤以后，由于13:38傳動比的存在，刀具的轉速將發生改變。此時，數控系統通過電動機側編碼器可以對主軸速度進行半閉環控制，卻無法實現對平旋盤轉速進行控制，使得主軸轉速與平旋盤的轉速不同步。

　　解決編程同步的問題，可以在編制工件加工程序中考慮平旋盤的傳動比，這樣不僅會增加編程工作量，使得程序更加繁瑣，且不具有通用性口因此，文中提出采用第二傳動比解決平旋盤速度同步問題。圖2所示為平旋盤的控制框圖，電動機通過主軸傳動機構帶動主軸旋轉，驅動平旋盤實現刀具運動。將平旋盤傳動比附加到第一傳動比或設置在第二傳動比中實現速度同步問題，由于第一傳動比為系統復位生效，復位后還需要機床各坐標軸重新回參考點，操作繁瑣且增加了輔助時間。而第二傳動比可以通過編程指令更改即可生效，所以將第二傳動比設置為主軸/平旋盤傳動比，使平旋盤傳動比參與到速度控制環，實現主軸編程轉速與平旋盤實際轉速相同。

　　2.2 平旋盤位置實時記憶

　　編程同步可以實現速度同步，但無法實現位置同步。對于平旋盤，主軸側編碼器可以實現間接位置反饋，由于該編碼器為增量型，不具有位置保持記憶的功能，當系統重新啟動或主軸重新回參考點后，如表1所示，如當主軸位于0°位置時，對應平旋盤0°、120°.240°這3個角度位置，此時，系統識別角度與平旋盤實際角度不致，不能實現平旋盤顯示位置與實際位置同步，無法滿足自動更換的要求。

為有效解決這一問題，提出采用無實際驅動器控制的模擬軸，實現平旋盤實際位置的保持記憶，解決平旋盤自動交換的關鍵技術口系統控制環配置結構如圖3所示，通常系統控制的數控軸給定值類型為標準，具有實際的驅動器，與反饋裝置形成閉環控制口為了實現平旋盤實際位置的保持記憶，突破傳統的使用方法，在原有控制基礎上，采用無實際驅動器控制的平旋盤模擬軸解決其自動交換難題。采用平旋盤模擬軸，反饋元件為主軸側編碼器，通過第二傳動比及跟隨功能，實現平旋盤位置的實時反饋;其編碼器的參考模式采用絕對類型，實現平旋盤位置的保持記憶功能口通過編制宏程序使平旋盤定位到初始位置住軸與平旋盤均在0°位置)，滿足平旋盤自動更換需求。

3 自動更換數控軟件開發及應用

　　數控平旋盤自動更換需要NC、PLC及操作者三方協作共同完成。為實現平旋盤快捷、方便的自動更換，將平旋盤裝載子程序及卸載子程序集成到附件頭自動交換程序中，當主軸及平旋盤的實際參數與系統匹配后，只需執行PXP_LOARD指令、即可進行平旋盤的自動安裝，執行PXP_ UNLORD指令進行平旋盤自動卸載。

　　3.1 模擬軸的實現

　　無實際驅動器的平旋盤模擬軸，可保證機床任意情況下實時記錄平旋盤位置。以第10軸作為平旋盤模擬軸Q為例，匹配參數如下:

　　3.2 模擬軸跟隨功能

　　采用模擬軸，通常會產生系統給定值與反饋值不一致，從而導致系統報警，機床不能正常運行。通過PLC編制相應的程序，實現模擬軸的跟隨功能，可以有效防止該現象的發生。

　　3.3 平旋盤自動更換數控軟件開發

　　以速度同步和位置同步為基礎，通過一鍵自動裝、卸載平旋盤，實現平旋盤自動交換數控軟件的開發口以傳動比為13;38的平旋盤為例，平旋盤為10軸，軸名為Q;主軸為11軸，軸名為C。

4 結語

　　平旋盤自動更換數控軟件的開發，適用于具有任意傳動比平旋盤，尤其對于非1: 1傳動比的平旋盤，能夠保證工件加工程序的通用性，避免二次編程的繁瑣。

　　平旋盤的控制變得相對簡單。縮短了NC , PLC換頭程序的調試周期，對于平旋盤的更換，只需在數控系統內裝入兩個子程序，通過一鍵即可實現自動更換口

　　目前，該數控軟件已經成功應用simens840D數控系統的大型落地銑鑊數控機床上，取得良好的運行效果，節約了輔助時間，提高了機床加工效率。