賈敦燕

摘要：主軸定向又稱為主軸定位置停止，是使主軸停止在某一特定位置的功能。該功能在多種數(shù)控機(jī)床中被廣泛應(yīng)用，比如帶有自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)ATC的臥加、立加等，或者要求刀具以特定角度進(jìn)入孔內(nèi)再加工的加工工藝，或者工件以特定位置裝夾等這些功能的實(shí)現(xiàn)就用到了主軸定向?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床采用的定向方式不盡相同，文中主要針對(duì)ENSHUJE50/50S、JE80G等臥式加工中心用到的定向功能進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：主軸定向;FANUC系統(tǒng);ENSHU臥加

中圖分類號(hào)：TG659

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-6487（2019）01-0123-02

0引言

FANUC系統(tǒng)主軸定向功能的實(shí)現(xiàn)方式主要有使用主軸控制單元的功能和使用制動(dòng)器機(jī)械停止兩種;使用主軸控制單元的功能時(shí)，又可分傳感器和位置編碼器兩種，依靠主軸單元自身進(jìn)行主軸電機(jī)定向，CNC不進(jìn)行干預(yù);使用制動(dòng)器機(jī)械停止時(shí)，通常先使主軸在恒定低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，再用制動(dòng)器將主軸停止。在串行主軸控制方式中，主要依靠磁力傳感器或位置編碼器主軸定向，其中位置編碼器方式主軸定向又分為停止位置固定型和外部設(shè)定型定向兩種。

本公司ENSHU臥加是依靠裝有位置編碼器的串行主軸控制單元的外部設(shè)定型定向功能實(shí)現(xiàn)該功能，是通過外部設(shè)定的12bit定向外部停止位置指令信號(hào)，輸入主軸定向指令信號(hào)，即可在主軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周過程中的任意定向停止位置（可細(xì)分為4096份）進(jìn)行固定位置停止，精度可達(dá)360°/4096≈0.88°。

1硬件及相關(guān)參數(shù)設(shè)定

1.1本系列設(shè)備涉及硬件型號(hào)

系統(tǒng)：FANUCSeries31i-B

NC模塊：FANUCSeries31i-B，A02B-0327-B802主軸模塊：aiSP15-B，A06B-6220-HO15#H600主軸電機(jī)：aiIT8/15000，A06B-1467-B133#0N21

編碼器：A860-2110-V001

1.2相關(guān)參數(shù)設(shè)定

2主軸定向功能實(shí)現(xiàn)的梯形圖PMC

2.1與該功能相關(guān)的主要接口信號(hào)

2.2與該功能相關(guān)的PMC

2.2.1CNC程序中執(zhí)行主軸定向輔助功能M指令時(shí)（本公司內(nèi)臥加使用兩個(gè)定向角度，M18、M19各代表一個(gè)角度，也可根據(jù)實(shí)際需要加入其他更多的定向M指令，已在CB0P10-2改造成功），經(jīng)過PMC的M代碼譯碼指令及相關(guān)邏輯引起R8.5動(dòng)作，并且在滿足其他相應(yīng)條件的同時(shí)，向CNC發(fā)出定向指令信號(hào)G70.6，如圖1所示（前置互鎖邏輯省略）

2.2.2在PMC向NC發(fā)出定向指令信號(hào)時(shí)，也有可能發(fā)出定向停止位置變更指令G72.0（由外部定向功能使能信號(hào)D60.4設(shè)定），如圖2所示。

2.2.3當(dāng)使用外部定向功能，且相應(yīng)定向M代碼置1時(shí)，PMC將設(shè)定的位置數(shù)據(jù)R256傳送到G78.0-G79.3，這時(shí)NC接收到來(lái)自外部（PMC）的主軸定向指令及定向位置，會(huì)作出響應(yīng)，主軸開始根據(jù)參數(shù)設(shè)定的方向和速度轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖3所示。

2.2.4當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)至相應(yīng)定向位置時(shí)，PMC會(huì)接收到來(lái)自NC的定向完成信號(hào)F45.7，并與其它邏輯將完成信號(hào)G4.3置1，從而完成本次主軸定向，NC執(zhí)行下一步指令，如圖4所示。

當(dāng)PMC接收到主軸定向M代碼（以M18為例）信號(hào)F10時(shí)，先進(jìn)行譯碼將信號(hào)傳送到R2002.2中，再傳送到R3603.4，然后分兩路信號(hào)傳遞：①當(dāng)引起R3602.2有上升沿脈沖信號(hào)輸入時(shí)，將外部定向停止位置數(shù)據(jù)從R256傳送至G78，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度12bit;②經(jīng)過多次互鎖邏輯后將R8.5置1，在沒有發(fā)出主軸轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)等互鎖信號(hào)時(shí)進(jìn)而向NC發(fā)出定向指令信號(hào)G70.6、定向停止位置變更指令G72.0。

由此，CNC接收到來(lái)自PMC的定向停止位置G78、定向指令信號(hào)G70.6，經(jīng)過運(yùn)算后將其發(fā)送給主軸模塊，使其進(jìn)行定向動(dòng)作。待定向完成后，CNC向PMC發(fā)出定向完成信號(hào)F45.7，PMC經(jīng)過信號(hào)處理后向CNC發(fā)出功能完成信號(hào)G4.3，M18定向動(dòng)作完成，CNC執(zhí)行下一程序段。

經(jīng)過PMC程序的查看，定向功能的實(shí)現(xiàn)充分考慮到了各種安全因素，互鎖條件極多，有主軸的，有ATC的，還有NC的，所以在增加新的定向位置時(shí)同樣要考慮全面，防止發(fā)生異常。

3參數(shù)調(diào)整

外部設(shè)定型定向功能相關(guān)的參數(shù)設(shè)定，在第2部分中做了詳細(xì)的概括，下面對(duì)定向速度參數(shù)No.4038和外部定向停止位置D812進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

此處No.4038設(shè)定為“0”，并不是定向速度是0，其含義為定向速度由以下公式確定：Nori=60XPGXRoriXGEAR，其中Nori是定向速度，PG是定向時(shí)的位置增益，Rori是定向速度的限制比率，GEAR是主軸與電機(jī)之間的齒輪比，各參數(shù)都已設(shè)定，增加定向功能是不需考慮。

外部停向停止位置D812的設(shè)定涉及到定向偏移量參數(shù)No.4077和診斷畫面主軸位置參數(shù)No.445（實(shí)時(shí)顯示主軸位置）。具體設(shè)定方法為：設(shè)定PMC參數(shù)D812前，先將主軸轉(zhuǎn)動(dòng)至所需位置，記錄No.445數(shù)值a，再記錄No.4077的數(shù)值b，則D812的設(shè)定值為a-b的差，再轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制錄入D812。以CH0P130為例，b=631，要想得到a=1024（主軸正向轉(zhuǎn)到90°），則D812的十進(jìn)制數(shù)值為1024-631=393，十六進(jìn)制設(shè)定值為0189。

4結(jié)束語(yǔ)

基于位置編碼器實(shí)現(xiàn)的外部設(shè)定型主軸定向功能，與機(jī)械定向比較省去了機(jī)械部件，縮短了定向時(shí)間，純電氣方式定向增加了可靠性，定向位置更細(xì)分，調(diào)整更方便;與固定型（定向位置只有參數(shù)No.4031設(shè)定的一個(gè)）比較，定向位置更靈活，通過PMC的邏輯運(yùn)算可實(shí)現(xiàn)多個(gè)定向位置的自由切換，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)串行伺服主軸外部定向功能能夠快速精準(zhǔn)停止，且停止位置靈活調(diào)整切換，因此在數(shù)控機(jī)床中起到了非常重要的作用，得到了廣泛應(yīng)用。

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