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1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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02.2.5 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
7、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CNC2 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
8、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
9、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
10、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
11、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
