王路暐

（上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司，廣西柳州 545007）

FANUC系統(tǒng)參數(shù)在生產(chǎn)質(zhì)量方面的實(shí)踐和應(yīng)用

王路暐

（上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司，廣西柳州 545007）

深孔剛性攻絲斷刀回退；孔位置度超差的補(bǔ)償；伺服增益的相關(guān)參數(shù)；圓弧拐內(nèi)角倍率與進(jìn)給速度相關(guān)的參數(shù)。FANUC系統(tǒng)參數(shù)的使用實(shí)踐。

FANUC 系統(tǒng)；參數(shù)；加工節(jié)拍

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.12.18

0 引言

FANUC系統(tǒng)參數(shù)中有部分的參數(shù)是關(guān)于設(shè)備的機(jī)械性能、伺服系統(tǒng)、NC加工設(shè)置，其中和加工相關(guān)系的有剛性攻絲，刀具補(bǔ)償，螺距誤差補(bǔ)償，伺服增益相關(guān)參數(shù)，圓弧拐內(nèi)角倍率設(shè)置，進(jìn)給速度的參數(shù)。這些參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的加工節(jié)拍、加工質(zhì)量密切相關(guān)，需要研究掌握參數(shù)在不同的加工條件下的調(diào)整方法，以滿(mǎn)足生產(chǎn)的節(jié)拍和質(zhì)量需求。

目前，廠里使用了FANUC18i和FANUC31i系統(tǒng)，2個(gè)版本關(guān)于系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置和含義基本相通。那么根據(jù)0i系統(tǒng)的參數(shù)含義，可以部分了解到機(jī)床設(shè)置參數(shù)的調(diào)整方法和調(diào)整范圍，經(jīng)過(guò)近10 a的FANUC系統(tǒng)使用，工廠已經(jīng)積累了關(guān)于絲杠磨損的參數(shù)補(bǔ)償、伺服增益的相關(guān)參數(shù)設(shè)置等經(jīng)驗(yàn)，但是在剛性攻絲、螺距武昌補(bǔ)償方面經(jīng)驗(yàn)不足，需要更長(zhǎng)時(shí)間的摸索跟蹤和實(shí)踐。將現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的一些質(zhì)量和生產(chǎn)節(jié)拍問(wèn)題，敘述系統(tǒng)參數(shù)的補(bǔ)償和調(diào)整過(guò)程以及達(dá)到質(zhì)量和節(jié)拍合格的案例。

1 深孔剛性攻絲斷刀回退

掌握數(shù)控系統(tǒng)作深孔剛性攻絲時(shí)，處理攻絲斷刀情況，對(duì)防止損壞工件、機(jī)床。剛性攻絲攻螺紋在主軸旋轉(zhuǎn)中，Z軸的進(jìn)給總量與絲錐的螺距持平等同。即P（絲錐螺距，mm）=F（Z軸送給量/S，mm/min）/S(主軸轉(zhuǎn)速，r/min)

從實(shí)踐來(lái)講，上述涉及的FANUC系統(tǒng)參數(shù)如主軸的轉(zhuǎn)速、Z軸的進(jìn)給、攻螺紋功能在滿(mǎn)足各項(xiàng)性能參數(shù)中，受各自獨(dú)立執(zhí)行加、減速的基本條件滿(mǎn)足運(yùn)轉(zhuǎn)，然而現(xiàn)實(shí)情況是并不能滿(mǎn)足公式的動(dòng)力需求。而從系統(tǒng)改良方面，用于滿(mǎn)足公式運(yùn)轉(zhuǎn)，就有必要借鑒裝在攻絲夾頭內(nèi)部的彈簧對(duì)送給量進(jìn)行補(bǔ)償，而通過(guò)這種補(bǔ)償，整體實(shí)現(xiàn)且順利以攻螺紋的精度滿(mǎn)足了回退需求。

剛性攻絲的運(yùn)行機(jī)理，是通過(guò)同步控制控制主軸的旋轉(zhuǎn)和Z軸的進(jìn)給來(lái)保證精度。在系統(tǒng)性的運(yùn)行策略和方法中，最大限度的變成位置系統(tǒng)運(yùn)行。主軸在執(zhí)行該系統(tǒng)操作時(shí)，通過(guò)對(duì)主軸旋轉(zhuǎn)的速度控制、位置控制和實(shí)現(xiàn)對(duì)主要旋轉(zhuǎn)和鉆孔軸的進(jìn)給直線(xiàn)插補(bǔ)。深孔剛性攻絲斷刀回退，依托滿(mǎn)足P=F/S的條件，來(lái)確保生產(chǎn)質(zhì)量的整體提高。攻絲的螺距可以直接指定。剛性攻絲可以通過(guò)的指令完成，如：M29S***。

在缸蓋的MAG設(shè)備CNC上，一個(gè)工位頻繁出現(xiàn)絲錐斷刀的情況，在排查了絲錐刀具的問(wèn)題、主軸振動(dòng)、絲杠磨損造成的振動(dòng)、夾具未將工件夾緊、刀具的冷卻壓力和排屑，以及刀具的主軸轉(zhuǎn)速設(shè)置等問(wèn)題后，通過(guò)檢查系統(tǒng)參數(shù)中關(guān)于剛性攻絲的部分，發(fā)現(xiàn)了絲錐在退刀的速度倍率上的設(shè)置出現(xiàn)問(wèn)題，將退刀倍率改為100，單位為%后，絲錐未再出現(xiàn)斷刀的情況，原來(lái)的設(shè)置為56%，這樣造成了Z軸退出速度和主軸的旋轉(zhuǎn)速度不匹配，絲錐被頻繁拉斷。

2 孔位置度超差的補(bǔ)償

數(shù)控機(jī)床的工藝流程優(yōu)化中，通過(guò)對(duì)直線(xiàn)軸精度的調(diào)整和改良，滿(mǎn)足對(duì)基本輕度的位置定位和速度控制。其中把握關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（反向間隙 、定位精度、重復(fù)定位精度）機(jī)械位置的調(diào)整，尤其是對(duì)直線(xiàn)軸傳動(dòng)鏈中滾珠絲杠的螺距制造精度。數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)制造及加工中，為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)量的整體提高，實(shí)施必要且準(zhǔn)確的定位系統(tǒng)節(jié)約成本最有效的方法除了對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的調(diào)整外，應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)的螺距誤差補(bǔ)償功能，對(duì)機(jī)床反向間隙、重復(fù)定位精度之間的誤差進(jìn)行消解。廠里使用FANUC18i和FANUC31i版本的2種系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)螺距補(bǔ)償量、CNC移動(dòng)指令、伺服軸的移動(dòng)量、補(bǔ)償絲杠的螺距誤差等各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)外，還借助相關(guān)檢驗(yàn)儀器進(jìn)行深度監(jiān)測(cè)，最大限度提升了生產(chǎn)質(zhì)量，避免了孔位置度超差造成的質(zhì)量問(wèn)題。

3 伺服增益的相關(guān)參數(shù)

伺服系統(tǒng)（Servo Mechanism System）以機(jī)械運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備為控制對(duì)象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)中適時(shí)的信心反饋。伺服增益的相關(guān)參數(shù)研究中，各控制單元和子單元之間，形成了相應(yīng)的系統(tǒng)性原則控制和必要的偏差及其震動(dòng)。伺服增益的相關(guān)參數(shù)中，通過(guò)對(duì)伺服3個(gè)反饋系統(tǒng)環(huán)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)主參數(shù)如位置環(huán)增益、速度環(huán)增益、速度積分時(shí)間常數(shù)的全權(quán)調(diào)控，在恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整中，各參數(shù)對(duì)整體生產(chǎn)質(zhì)量的提高，主要突出表現(xiàn)在指令位置跟隨性參數(shù)、工件表面優(yōu)劣、驅(qū)動(dòng)器工作在位置方式上的有效性，并通過(guò)增加位置環(huán)比例增益，以鎖機(jī)力度（提高伺服電機(jī)的剛性），取得系統(tǒng)運(yùn)行效果。同樣的，在位置環(huán)的整體精度改善中，相應(yīng)的時(shí)間調(diào)整和循環(huán)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)速度環(huán)的整體增益。CNC系統(tǒng)如圖1所示。

3.1 特點(diǎn)

圖1 CNC系統(tǒng)框圖

位置比例增益（借助位置環(huán)）參數(shù)KP的條件，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)改良的先決條件，從運(yùn)作機(jī)理來(lái)看，當(dāng)KP值增大時(shí)（剛性較硬），伺服電機(jī)對(duì)位置脈沖指令有較好的響應(yīng)；同樣的，當(dāng)位置環(huán)比例超出時(shí)，相應(yīng)的震動(dòng)和噪音，也造成了伺服電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中不穩(wěn)定狀態(tài)存在的根源。

廠里使用的FANUC18i和FANUC31i版本的2種系統(tǒng)，可保證位置環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定工作，滿(mǎn)足位置伺服增益且避免減小位置滯后量。在自動(dòng)化場(chǎng)景運(yùn)行中，通過(guò)先提高位置環(huán)增益直至過(guò)沖，后降低位置環(huán)增益的調(diào)整機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行常數(shù)對(duì)位置環(huán)所起的作用。為提升主控制單元的調(diào)整時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)各控制單元和子單元之間，形成了相應(yīng)的系統(tǒng)性原則控制和必要的偏差及其震動(dòng)的合理調(diào)控，在直接程度上實(shí)現(xiàn)以伺服電電機(jī)穩(wěn)態(tài)速度誤差的大小及速度環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求。在實(shí)際的數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)研究中，通過(guò)實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩和負(fù)載慣量與缺省參數(shù)值設(shè)置時(shí)的相符率，進(jìn)行調(diào)整，并最大、大限速的滿(mǎn)足速度帶寬需求，避免發(fā)生電機(jī)速度爬行或振蕩等現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)對(duì)速度環(huán)的比例增益、積分時(shí)間常數(shù)進(jìn)行調(diào)整來(lái)達(dá)到理想的速度環(huán)帶寬需要。

3.2 速度環(huán)參數(shù)與積分時(shí)間常數(shù)的調(diào)整策略原則

參數(shù)的調(diào)整，除了滿(mǎn)足系統(tǒng)穩(wěn)定性需求外，還要確保在不振蕩的前提下，使速度環(huán)響應(yīng)最快。最直接有效的方法就是通過(guò)度較好速度環(huán)比例增益，來(lái)調(diào)整速度環(huán)，具體來(lái)講就是對(duì)速度環(huán)的先震蕩后降低原則。換言之，速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù)調(diào)整是伺服系統(tǒng)來(lái)說(shuō)為延遲因素。設(shè)置中除避免設(shè)定過(guò)大延長(zhǎng)定位時(shí)間（導(dǎo)致相應(yīng)能力差）的缺點(diǎn)外，還要以具體運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)定位偏差脈沖的振動(dòng)狀態(tài)調(diào)整，尤其確保機(jī)械設(shè)備性能在短期內(nèi)耗費(fèi)較短的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)間來(lái)保證生產(chǎn)。

速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù)調(diào)整的基本原則，通過(guò)對(duì)載慣量、電機(jī)軸上值、電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量的倍數(shù)關(guān)系的折算和相應(yīng)的時(shí)間常數(shù)的正相關(guān)關(guān)系研究。在相應(yīng)的狀態(tài)調(diào)整和穩(wěn)定性能研究中，參數(shù)的負(fù)載，在實(shí)際的生產(chǎn)質(zhì)量管理中，依據(jù)FANUC18i和FANUC31i系統(tǒng)參數(shù)中，相應(yīng)的伺服增益及其速度環(huán)比例增益和相應(yīng)時(shí)間，最終獲得最短時(shí)間的最佳運(yùn)行效率。

4 圓弧拐內(nèi)角倍率

圓弧拐內(nèi)角倍率可以改善出現(xiàn)的暗紋情況。

5 與進(jìn)給速度相關(guān)的參數(shù)

直線(xiàn)插補(bǔ)、螺旋插補(bǔ)等的進(jìn)給速度設(shè)置，影響加工節(jié)拍，各個(gè)軸的快速進(jìn)給的直線(xiàn)加減速時(shí)間常數(shù)和鈴形加減速時(shí)間常數(shù)設(shè)置過(guò)大，造成超節(jié)拍 超差，在系統(tǒng)參數(shù)1620和1621的設(shè)置中，可以通過(guò)調(diào)整鈴型加減速時(shí)間常數(shù)，調(diào)整節(jié)拍加工時(shí)間。保持生產(chǎn)線(xiàn)統(tǒng)一的節(jié)拍時(shí)間。

TG695

B

〔編輯 利 文〕