FANUC Cs轮廓控制在功能头定位中的应用

2012-10-20袁超

制造技术与机床 2012年1期

袁超

（四川长征机床集团有限公司，四川自贡 643020）

现在一些大型机械如龙门式机床、卧式加工中心及镗铣床等为了实现五面体加工，都配有各种功能铣头，如90°万能铣头、45°万能铣头等。以往在FANUC系统中为了实现功能头的定位，大多使用了主轴的外部多点定向功能。这种功能是通过主轴的位置编码器返回的一转信号来实现分度，铣头每转一个角度都是一个固定的脉冲值，这样就需要在PMC中处理主轴的旋转，主轴就相当于PMC控制轴。如果铣头分度的角度越小，那么需要确定的定向脉冲值就越多，在PMC及宏程序中的编程就越复杂。因为总共只返回4 096个脉冲（360°=4 096脉冲），所以定位的精度不会太高。

1 Cs功能优点

FANUC Cs轮廓控制是利用αiMZ传感器、αiBZ传感器、αiCZ传感器或者α位置编码器S，将主轴作为CNC的受控轴处理并进行位置控制。利用该功能，可以进行定位或和其他的伺服轴之间进行插补。也即可以在主轴和伺服轴之间指定直线插补、圆弧插补等指令。由于主轴切换到了Cs轮廓控制，成为了CNC控制的伺服轴，那么主轴的旋转使用伺服指令就可以了，需要哪个角度就直接指令到哪个角度，不需要PMC处理，简化了PMC编程。且定位精度高于主轴的外部定向功能，如果系统设定单位是IS－B，那么最小移动单位为0.001 deg。

2 90°功能头举例

我厂的GM2000A龙门式数控铣床，配FANUC 31iMA系统，主轴电动机 αi22/7000，主轴位置编码器αiBZ sensor128，用户选配90°万能铣头。功能头如图1所示。

这个90°万能铣头有C轴和A轴，其中C轴可以360°任意旋转，A轴在±90°范围内进行旋转。定位角度为5°的整数倍，即每5°的整数倍可进行A、C轴的夹紧和放松操作。A、C轴的旋转定位都是通过主轴电动机的旋转定位来实现的。任意一个轴需要旋转时另一个轴都必须处于夹紧状态，且A轴的旋转必须在C轴处于机械零位时。

首先，在系统参数里对主轴进行Cs轮廓控制的设定，并在PMC中进行处理，将信号G27．7置1，主轴由速度控制切换到Cs轮廓控制，CNC返回切换完成信号F44.1。这时，主轴就像其他伺服轴一样可以进行插补，为了与功能头的A、C轴区别开来，我们把这个Cs轴命名为CM轴，通过参数3115#0，#1的设定可以在位置画面看到CM轴的坐标位置。由于现在是CNC控制的伺服轴，CM轴的移动通过插补来完成，在PMC中无需处理，只需处理A、C轴的夹紧放松及一系列的检测信号。这样，当A轴夹紧，C轴的端齿盘松开，CM轴的旋转即是C轴的旋转;当C轴夹紧，A轴的端齿盘松开，CM轴的旋转即是A轴的旋转。通过1个伺服轴的插补就可以实现2个机械轴的定位。A、C轴的插补定位和其他逻辑利用宏程序和变量来实现。程序如下:

这个程序考虑了转头时的各种情况:（1）A、C轴都不需要定位，（2）A轴需要定位:①C轴刚好在机械零位;②C轴不在机械零位;（3）A轴不需要定位，C轴需要定位。如有需要，还可以加入功能头的反向及定位误差补偿、C轴的就近旋转方向等。然后，将参数6056设为180，就可以使用指令G180来调用O9016这个宏程序。格式如下，定位A、C轴:G180 Cx Ay，只定位C轴:G180 Cx，只定位A轴:G180 Ay。根据机械的情况及功能头的定位精度要求，可考虑在定位时将信号G71#4、#5置1，使软启动/停止有效，速度积分控制无效，这样在转头过程中更平滑，机械冲击更小。