FANUC 0IF系统及刀架PMC轴功能在GF数控车应用

滑冰

摘 要： 文章介绍了FANUC 0IF系统对NDM GF机床改造及PMC轴伺服刀架控制。

关键词： FANUC；0IF系统；PMC轴刀架调试；联机调试

1.引言

全功能数控机床NDM GF购买于上世纪80年代，原数控系统是FANUC 6系统，伺服驱动器、伺服电机及6系统早已淘汰，设备系统老化放置多年不能使用。由于原机床机械部分基本尚好，主要转动部件—导轨（滑动导轨）、丝杠、主轴箱等基本完好。原液压刀架机械结构良好。为此，决定采用FANUC 0IF数控系统对GF机床改造及刀架PMC轴的伺服化改进。

2.改造方案设计

该机床主要机械传动部件、刀架、尾架、冷却、液压润滑等系统保持完好，应用FANUC 0IF数控系统进行改造，在滚珠丝杠轴端安装FANUC伺服电机时，因尺寸变化，需要做法兰或者带轮联接。安装FANUC αi伺服电机，使用FANUC 0IF数控系统配套的双轴伺服驱动模块，来控制X和Z轴进给。

针对主轴，使用法格模拟伺服驱动系统替代原来德国力士乐电源模块和主轴伺服模块，节约成本， 原机床显示单元和操作面板，与FANUC 0IF LCD尺寸有偏差，重新设计操作台。

3.FANUC 0IF 系统调试

3.1系统通电

系统通电顺序，遵循先弱电，后强电的顺序，逐步通电。并在通电过程中要注意电柜的电器元件，如有异响异味，需要迅速切断总电源。

a） 根据设计电气图，逐一检查各个节点电源是否正常，压下急停按钮，检查各个节点的输入是否正常。主要检查包括24V 供电回路，主轴和伺服的380V 或者220V 电源供电回路。

如发生异常，及时断电后排除故障，查清原因；原因不清，不应再次盲目通电。

b） 按照，先系统、后接口I/O，先伺服和主轴，后强电的通电顺序逐一通电，发现异常后，立即检查断电，检查分析，排除故障，直至系统、I/O、伺服和主轴的供电正常为止。

c） 24V 等驱动电源的连接确认，确认系统，I/O 设备的电源灯是否点亮。

3.2机床必要调整说明

系统基本参数不再详述，在急停模式下，依次进行相关参数调整。

a） 伺服轴数、主轴及相关初始化参数确认

a.1确认No 987、 No 988的设定值与实际控制轴数一致。

伺服电机代码初始化设置3111#0，显示伺服画面。在此画面必须对电机代码重新初始化。首先设定半闭环下的参数，确保机械的正常运行。再调整为全闭环的参数

a.2按照0IF系统主轴参数与法格伺服调试手册结合调试主轴。主轴电机相关参数包括主轴电机类型设定、主轴编码器类型指定，电机相关参数初始化，主轴档位转速的设定。手动设No 988、No 3716#0、No 3717等参数，主轴速度参数的确认和设定，要修改主轴电机与主轴之间的齿轮比，No 4171-4174，No 4651-4654等。还有设计主轴编码器类型的修改，No 4002#2、#1#0。

b）FSSB确认

FSSB常查看、设定画面。FANUC 系统与放大器、放大器与放大器之间通过光缆连接，使用协议是FSSB.在输入0ID参数文件或自动参数设定后，必须确认各伺服轴对应放大器的连接顺序，是否与机床实际连接顺序一致。如果存在差异，则需要进入FSSB设定画面修改。

下面是FSSB 自动设定画面（在以下两个画面中依次按“操作”--“设定”，就可以完成FSSB 设定，之后断电重

c）位置环增益和检测参数设定

1825=3000 半闭环时可设定为3000

2021=128 如果震动可适当降低，最低可设定为0

1828=20000 如果移动伺服轴时411 报警，可适当增大该值

1829=500 如果系统410 报警，可适当增大该值

3003#0，#2，#3=1 如不使用互锁信号则必须设定（视实际情况进行设定）

3.3 PMC梯形图导入

对于梯形图的创建、编辑和导入，建议使用计算机进行；检查所装入的梯形图需要实现对系统的基本控制逻辑内容：急停信号的控制、方式模式的切换、伺服切削倍率、JOG 倍率检查、手动/手轮进给执行、手轮倍率、进给暂停信号（此信号不处理会导致程序无法循环启动）；

4刀架PMC轴功能

PMC 轴控制是指从CNC 的管理中分离出来，由PMC 信号直接进行控制，轴的运动方式、位移大小、速度大小不由NC 程序编程得到，而在 PMC 中通过给G 地址赋值进行定义。在同一路径内可与NC 控制轴共同运行，而两者无插补关系，各自独立。使用PMC 轴控制刀架，既可以发挥伺服电机的优良控制特性，同时不需要使用感应开关计数。

a）参数 8010 1 PMC DI/DO 控制选用A 组

1006#0 1 刀架轴设置为旋转轴

1008#0 1 旋转轴的循环功能有效

1008#1 0 绝对指令的旋转方向为快捷方向，以实现跨过360 度换刀

1260 360 设置刀架轴没转一圈的度数

8001#2 1 PMC 轴控制中倍率相关信号使用PMC 轴专用信号，

8002#0 PMC 轴控制中快移速度

b）PMC 轴刀架梯图实现

按照角度方式，一般是计算出旋转的角度，作为位置值控制刀盘旋转，具体内容可以参考《PMC 軸功能指令AXCTL 应用》.

c）M代码结束处理

PMC 轴刀架换刀与一般的换刀相比，由于没有计数开关，因此，无法靠计数判断刀盘旋转是否完成，而PMC 控制指令AXCTL 写入完成后即输出W1 为1，此时刀库旋转很可能未完成，也无法使用W1 作为结束条件，可以使用PMC 分配完成信号F112.0～ .4，该信号通过PMC 发出的指令，在轴移动中时信号成为'0'。

5 系统综合调试

a）主要涉及动作有主轴卡盘内外夹、中心架加紧松开、刀架换刀、尾座移动、顶尖伸出缩回、液压系统和冷却回收系统的协调工作，在PMC程序里，进行调试完成。

b）螺距误差补偿：利用激光干涉仪；

对应参数：PRM_11350#5=1 在对应螺补号前显示轴名称.PRM_3620= 各轴参考点螺距误差补偿号码……

需要特别强调：PRM_3620 与PRM_3621 和PRM_3622 不能相同，否则可能导致螺补不生效；

c）背隙补偿：利用千分表或激光干涉仪测量；

对应参数：PRM_1851= 切削进给时各轴背隙；PRM_1852= 快速移动时各轴背隙；

一般情况下，只需要设定 1851 的值即可。

6 结束语

改造前该机床故障率很高，几乎没有很好利用过，，经过这次改造使得该机床电气故障率大大降低，维修费用明显降低。经过这次改造使一台频于停机的机床重新投入生产之中，而且作为一台主力机床使用。

参考文献

[1] 日本FANUC 0IF系统配套说明书.

[5] 法格主轴驱动说明书.