基于Fanuc Servo Guide软件的刚性攻丝参数设定与调整

2015-12-28张丽朱强

重庆科技学院学报（自然科学版） 2015年6期

张丽朱强

(芜湖职业技术学院机械工程学院，安徽芜湖 241006)

在零件加工中，螺纹加工应用十分广泛。数控机床的刚性攻丝功能具有高速、高效的特点，特别是其能够加工深孔螺纹的优势越来越得到用户的认可［1-2］。但在常规的螺纹加工中，用户按照机床说明去设置对应的系统参数时，却往往难以达到预期效果，经常会出现螺纹乱牙现象。为了解决零件加工中心在刚性攻丝时的螺纹乱牙问题，通过Fanuc Servo Guide软件调试，分析z轴的进给速度及其同步误差，对系统参数进行优化与调整，以求实现高速高精螺纹加工。

1 刚性攻丝原理

理论上，在进行螺纹加工时，当主轴旋转1转后，z轴的进给总量应该等于丝锥的螺距［3］:

式中:P—丝锥的螺距，mm;

F— z轴的进给量，mm/min;

S— 主轴转速，r/min。

由式(1)可以看出，加工时P要保持恒定，F和S的比值要保持不变才能达到攻丝的要求，z的进给要和主轴转速保持同步;如果控制主轴的转速与z轴的进给量总是保持同步，那么螺纹加工的精度就可以得到保证，这种方法称为“刚性攻丝”［4］。

刚性攻丝就是针对上述要求在机床主轴上加装位置编码器，将主轴旋转的角度位置信息反馈给数控系统形成位置闭环，同时与z轴进给建立同步关系，保证主轴旋转角度和z轴进给位移的线性比例关系［5］。

2 实施案例

2.1 故障现象

校实训车间有一台数控加工中心机床，在进行刚性攻丝时，主轴转速设定在300 r/min以下时加工正常，当转速调整到300 r/min以上时就会出现螺纹乱牙现象。经检查，其刚性攻丝系统配置和梯形图处于正常状态。

2.2 故障解决方案

由于刚性攻丝系统配置和梯形图设定正常，故拟用Fanau Servo Guide软件对机床进行联机测试，针对测试结果，对系统参数进行调整。

2.2.1 参数设定及目标调整

在调整前首先设定好以下参数:

参数“3700#5”=1，显示输出 z轴同步误差SYNC;

参数“5204#0”=1，显示DGN453，表示主轴和z轴最大误差;

参数“5204#0”=0，显示DGN450，表示主轴和z轴瞬时误差;

参数“5210—5312”=32 767，攻丝时位置偏差极限值，攻丝前放到最大值 32 767，否则会出现ALM 740报警;

参数“5241—5244”=2 000，攻丝主轴最高转速，调试程序默认为2 000 r/min，数值太小则会出现ALM 200报警。

接着调整目标:“DGN453”=1，“DGN450”＜200，当然数值越小越好。

2.2.2 调整过程

(1)Fanuc Servo Guide图形画面的通道设定。对于通道1(CH1)和通道2(CH2)分别对轴(Axis)和种类(kind)作出设定。图1所示为通道设定界面。

图1 通道设定界面

其中通道1设定的种类为SYNC，表示z轴同步偏差，其默认物理数值为1脉冲，同步偏差4 096脉冲等同于主轴旋转1转。

(2)Fanuc Servo Guide联机测试。调整前，刚性攻丝在主轴转速200 r/min以下时正常，当主轴转速在200 r/min以上就会出现螺纹乱牙现象。通过Fanuc Servo Guide联机测试发现z轴的SYNC达到13 000左右，同步误差过大。图2所示为Fanuc Servo Guide联机测试界面。

图2 Fanuc Servo Guide联机测试界面

(3)调整位置增益。检查位置增益设置，发现攻丝时主轴和z轴的公共位置环增益5 280与主轴位置环增益4 065～4 068不一致，此处2个增益设置应一致。从原理上分析，位置增益越大越好;但是当调整到5 000时，攻丝当中主轴会出现异常响声，而增益太小则同步误差较大。经反复测试最后调整到1 000时改善效果最佳，如图3所示。