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圖3為主軸驅動系統的連接電路。MDS-A-SPJA系列主軸驅動器上共有9個強電接線端子和3個信號電纜插座CN1，CN2，CN3。9個強電接線端子分別為：AC 220V三相電源進線R，S，T，交-直-交變頻主回路的直流側能耗制動電阻接線端子C，P，向主軸電機供電的變頻輸出動力線端子U，V，W及屏蔽線接線端子PE。信號電纜CN3用于連接CNC系統及PC機，其中SE1，SE2用來接受數控系統的模擬電壓指令(±10V)，SYA，SYA，SYB，SYB3，SYC與SYC3是從主軸驅動單元送回CNC的當前速度反饋信號線(6根分為A，B兩相各2根，零脈沖Z相2根)，TX1，RX1，GND則分別為串行發送、接收信號線及地線，用于連接PC機的串行口，作主軸驅動單元的運行參數、準停參數預設定及主軸狀態監控，正常運行時不必連接。CN2是三菱公司提供的標準電纜，用來傳遞主軸編碼器對主軸驅動單元的速度/位置反饋信號。CN1電纜有40線之多，主要作為主軸的軸控PLC信號，被連接于數控系統PMC的I/O點，以完成CNC對主軸的狀態監控及動作控制。CN1中有代表性的信號為：FA，FC，OSSEND，INCW，INCCW，INALM由主軸驅動器發向數控系統的PMC，傳遞主軸驅動器的當前狀態，即FA與FC接通表示主軸報警，OSSEND指示主軸準停動作已經到位，INCW，INCCW，INALM則指示主軸處于正轉、反轉還是報警中;REDAY，SRI，SRN，OSS，EMG則由數控系統的PMC發向主軸驅動器，傳遞CNC對主軸的控制命令，即REDAY為就緒信號，SRI為正轉命令，SRN為反轉命令，OSS為準停命令，EMG為緊急停止命令。CN1電纜上還有2根線SM0與LM0，可分別與地線G間接入主軸速度表和負載表，用于數控機床的面板顯示。

圖3　主軸驅動系統的連接電路

    四、主軸驅動系統的參數整定

    三菱MDS-A-SPJA系列主軸驅動單元從SP001-SP384共有384個內部參數，這些參數需根據機械傳動情況、電路硬件連接及運行功能要求進行合理調整。實際調試時，有的參數使用初始默認值，有的參數要與主軸系統的外部信號接線相配合，還有的參數由主傳動結構及性能要求確定。加工中心主軸調試中使用的典型參數示例如下。

    SP001：準停回路增益，使用默認值。
    SP004：準停在位寬度，設置為1/16。
    SP006：準停減速率，使用默認值。
    SP007：準停位置數值，如希望主軸定位停于x°位置，可對應設置SP007=x°/360°×4096。
    SP017：主軸電機最高速度，設定為6000。
    SP019：速度設定值的加/減速時間常數，設定為30ms。
    SP025：主軸側齒輪齒數。
    SP029：電機側齒輪齒數，SP029與SP025的比例應按照主傳動實際傳動比設為1∶2。
    SP039，SP040，S0041：分別指定驅動單元容量、電機型號及能耗制動電阻型號。
    SP098，SP099，SP100：分別為速度回路增益的P，I，D項。
    SP129～SP133：按要求范圍置數，指定驅動單元接受外部輸入信號所使用的輸入線，如通過設置SP129=1，可定義CN1的第19A引腳作為準停命令OSS輸入端。
    SP178，SP179：用于速度、負載表刻度調整。SP141～SP143：按要求范圍置數，指定驅動單元狀態輸出所使用的輸出線。如通過設置SP141=0，可定義CN1的第7A引腳作為準停完成信號輸出端：通過設置SO142=11，可定義CN1的第7B引腳作為驅動單元就緒的狀態監控輸出端。

    還有些機器數需要按位設置，如SP097，該參數按2進制共有16位，從第0位到第F位，其中第1位與第0位的組合表示準停旋轉方向，置01選擇正方向準停;第3位置1表示準停伺服期間主軸鎖定;第5位選擇編碼器檢測極性，置0;如其余位暫置為0，則SP097=0009H。參數整定后的加工中心主軸速度實測曲線如圖4所示。圖4a為主軸加速-穩速(至1000r/min)-減速過程的動態速度變化曲線，速度上升時間約為0.2s，超調量小于0.25%;圖4b為主軸從1000r/min的穩定速度作定角度停止時的動態速度變化曲線，曲線中間的恒速段為位置回路控制速度，標志著主軸從速度控制模式變為位置控制模式，主軸在正常運行速度下從準停命令發出至準停定位完畢約需要0.5s，過渡過程平穩。主軸靜態性能為調速范圍達到3000∶10，無靜差。

 
圖4 主軸速度實測曲線

    實踐證明，參數的合理設定可以發揮系統的智能化調諧能力，實現主軸驅動單元、CNC系統與主軸電動機協調運行，使主傳動具有穩定的靜態、動態性能。

    五、結束語

    我們在理論計算的指導下，為立式、臥式2臺加工中心選擇了主軸系統容量，完成了CNC主軸驅動系統之間的信號連接，并根據系統要求分別調整了2臺主軸驅動器的內部參數，加工中心運行情況證明：主軸系統容量設計合適、信號連接正確、參數配合適當，發揮出了三菱主軸驅動系統的智能化優勢，整機達到了所預期的機械加工性能要求。