FANUC系统的数控机床的调试 汤彩萍
摘 要 数控机床是高度机电一体化的产品 随着他在我国制造业的普及使用 了解其控制原理 安装调试过程及故
障维修方法显得日趋重要 以FANUC0i系统加工中心的调试为例 介绍了配置FANUC系统的数控机床的一般调试步骤
1）数控机床机电联调电气前期工作
根据数控机床的具体功能要求需做以下调试前期工作 1 机床电气的设计 根据机械设计人员提出的电气
设计任务书 进行机床外围强电部分的电路图设计和数控 系统弱电部分的设计
2 数控系统的配置 根据机床的功能规格和参数 提供FANUC0i的系统配置清单
3 电器元件的订购 根据电气控制要求 提供需外 购的电器元件的清单
4 PMC程序的编制 根据机床动作设计要求 用 FAPTLADDER 语言编制用户梯形图
5 机床电柜的配作 待FANUC0i控制系统及其他
电器元件到货后 根据电气原理图 电气元件接线图和电 柜布置图进行元器件在电柜内的安装
6 机床床身的连线 电柜配好后 可与机床本体进
行连线 进行操作台 机床行程开关 伺服电机等部件的 接线工作
2 加工中心的调试步骤
调试分2大步 数控系统外围的调试 称为强电调
试 数控系统为适应具体数控机床需要而调整机床参数 调试PLC用户程序 称为弱电调试 2.1 强电调试
在整机通电前 断开至CNC单元 伺服单元的电源
插头 这是一项安全措施 以防止不正确的电源进入造成 数控系统的损坏 2.1.1 电源电压准备
为保证人身和设备的安全 必须首先确认各种电源电 压是否正常 如进线电源 DC24V 伺服变压器副边电 压等
2.1.2 各控制回路的调试 1 用电器的工作
对照图纸 分别使各用电器正常工作 如照明回路 2 CNC的启动 停止
以上各种电源电压正确之后 可以启动CNC 启动 停止电路如图1所示 CNC启动后 LCD出现显示
图1 CNC启动 停止控制回路 3 紧停回路
按下FANUC机床操作面板上的紧停按钮 机床立刻 停止运动 保证机床的安全 一般情况下 超程检测由 CNC通过参数处理 称为软件限位 外部的限位开关是 不必要的 然而 为了避免由于伺服反馈系统发生故障而 使机床移动超出软件限位值 为了使机床能停下来 必须 安装行程限位开关 称为硬件限位 当开关被挡铁压上
后 CNC复位并进入紧停状态 伺服电机和主轴电机减速直 至停止 机床立刻停止移动 机床紧停回路如图2所示
图2 紧急停止控制回路 2.2 弱电调试
在CNC伺服接通之后 LCD出现报警 这是因为没 有设置机床参数 可先不理会他 所谓参数 是指当
CNC与机床组合在一起之后 为了最大限度地发挥 CNC 机床的功能而设置的值 每一步都需按照数控系统说明书 的说明来调整 对于一台出厂后没做过任何调整的系统 调试步骤如下所述
2.2.1 核对系统功能参数
FANUC的每台数控系统出厂时都带有随机参数表 在FANUC0i中9900号以上的参数即为系统功能参数 他规定了一些基本功能 系统出厂时已设好 用户需按照 此表核对设置 2.2.2 控制轴设定
FANUC0i的机床参数号从0 8999 如P1020是字
节轴型参数 P代表参数 A1表示第1轴 A2表示第2 轴 A3表示第3轴 有关控制轴的参数如下
P1020 各轴编程时的轴名称 P1022 在基本坐标
系中设定各轴的名称 注意 该参数一定要设置 否则将 不能进行G02 G03插补 P1023 各轴的伺服轴号 其 设定值与控制轴号相同 P1010 CNC 控制轴数 P8130 总控制轴数 2.2.3 伺服引导
伺服引导是指进给伺服系统的参数初始化 没有进行伺
服引导前LCD上出现417号报警 按伺服控制放大器的说明 书操作 若有参数设定不合理 即出现报警 报警的处理参 见FANUCAC伺服电机 系列参数手册做相应的调整 2.2.4 主轴引导
主轴引导是指主轴伺服系统的参数初始化 没有进行 主轴引导前 LCD上出现750号 751号报警 设定主轴 电机型号代码 P4133 以及参数P4019.7=1 P4019.7= 1表示第4019号机床参数是位 bit 参数 其bit7=1 进行自动 系列主轴参数初始化 然后 CNC断电 再通 电 参数初始化才能生效 P4019.7自动参数初始化之后 复位为0
2.2.5 PMC模块参数和系统参数的设置
PMC即PLC 用来完成机床辅助功能的控制 在系 统相应的页面进行设置
2.2.6 PMC梯形图 LADDER 的调试
这一步的工作量相当大 需与机械工作人员密切配
合 共同进行 一起分析调试过程中出现的问题 更为重 要的是 调试人员对各功能的接口信号和参数必须十分熟 悉 有深刻的理解 对于接口信号 应该明确的是
PMC除了与机床的各种信号装置通信外 还与 CNC通 信 将伺服系统的实际工作状态报告 CNC 并接受 CNC 的控制
1 传送PMC程序
通过RS232通讯接口和软件FAPTLADDER将事先 编制的PMC梯形图送入CNC 2 调试机床控制面板程序
使操作方式等按钮生效 该面板程序一经调试成功
今后若使用相同的面板 便可拷贝此程序 如果要自行设 计制作该操作面板 则需根据接口信号重新编程调试
3 调试机床润滑
在使各进给轴移动前 必须使机床导轨的润滑正常 因此首先通过PMC程序调试定时润滑 4 各进给轴的移动
在JOG方式下 按各轴移动键 各坐标轴应按机床
参数指定的速度向正方向或反方向移动 并受倍率开关的 控制 需设置有关进给参数 并处理有关接口信号 5 各轴参考点的设置
在FANUC系统中 回参考点的动作过程如图3所示
图3 回参考点过程
需处理相关的主要接口信号 并设置相关的主要参 数 对于z轴参考点的设置 应与换刀位置配合调整 6 轴行程的设置
数控系统进行超程检测 是CNC的基本功能 称为 软件限位 软件限位和硬件限位的位置关系如图4所示 以x轴为例 由于该机床带有刀库 当刀库在前位时
z轴不能在参考点下移动 因此z轴需设置第二软件限位 121
现代电子技术 年第 期总第 期 集成电路保护
图4 软件限位和硬件限位的关系 7 主轴的调试
主轴控制单元 或称主轴放大器 接收来自 CNC的
译码指令 同时接受速度反馈实施速度闭环控制 他还通 过PLC将主轴的各种实际工作状态报告CNC用以完成对 主轴的各项功能控制 主轴电机控制接口为主轴串行输出 与模拟输出相对 串行输出中输出到主轴的命令值为数 字数据 同时使用外接位置编码器与CNC相连 用于检 测主轴的位置
使主轴能以指定的转速旋转 如S500M03
本机床由CNC控制主轴电机的速度和极性 主轴采
用高低两档齿轮变速 高速档主轴与主轴电机之间齿轮传 动比为1:1 低速档主轴与主轴电机之间齿轮传动比为 1:4.95 需处理CNC侧对主轴速度的控制的接口信号及 主轴控制单元侧的接口信号 并设置最高速度 换档速度 等参数 串行主轴控制单元的参数为4000 4351 注意 分清参数中设定的是主轴速度 指令 还是主 轴电机速度
使主轴能停留在某个固定位置 主轴准停 M19
为了保证刀具能准确地在主轴和刀库之间交换 必须 使用主轴准停功能 控制梯形图见图5
图5 主轴准控制梯形图
相关的参数有 P4075=20 准停完成信号检测水
平 P4077 准停偏移量 如果定向停止位置不准 将会 损坏换刀装置 可通过该参数对主轴定向位置进行精调 8 自动换刀的调试
CNC执行至 M06Txx时 调用 O9001子程序 内含 前述各换刀动作 设计自动换刀的 PMC程序时 应充 分考虑安全互锁 取刀时 采用捷径方式 捷径取刀可采 用FAPTLADDER提供的ROT指令实现 限于篇幅 此 处不再列出自动选刀的梯形图
9 其他辅助动作的调试
像润滑一样 机床的其他辅助动作诸如冷却 排屑 照明也都由PMC梯形图控制
2.2.7 伺服参数的优化 Servotunin g
调出伺服的调整画面 在该画面上检查位置误差 实 际电流和实际速度 如可对位置环增益进行调整 位置环 增益是机床运动坐标自身性能优劣的直接表现 并非可以 任意放大 数控系统的位置伺服系统一般可分为位置环和 速度环 即系统中包含有位置反馈与速度反馈两个反馈回 路 如图6所示 根据FANUCAC伺服电机参数手册进行 调整
图6 数字伺服系统结构框图
2.2.8 螺距误差补偿与反向间隙补偿
作为半闭环控制 位置检测器不在坐标轴最终运动部 件上 也就是说还有部分传动环节在位置闭环控制之外 需要对丝杠螺距的误差进行补偿 反向间隙用于补偿机床 的失动量 用激光干涉仪测量 2.2.9 机床试运行
试运行采用的程序叫作考机程序 他应包括数控系统 的主要的功能使用 对于一台带刀具自动交换装置的加工 中心 刀库上应插满刀柄 取用刀柄重量应接近规定重 量 自动运行时 取用刀库中23的刀具 2.3 资料整理 数据备份
利用FANUC0i的PCMCIA存储卡功能保存CNC的 数据 如参数 加工程序 刀具偏置量等 需要恢复时 将数据重新送入CNC的存储器
发那科系统的数控机床的调试
