教学方法的应用.docx

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教学方法的应用

单元09：

FANUC数字主轴参数调整

★工作任务：

1.FANUC串行主轴驱动控制。

2.主轴速度控制参数相关参数设置。

3.主轴系统接口控制地址。

4.串行主轴标准参数的自动设定。

★实训设备：

FANUC-0i数控机床综合实训系统、机电实训系统、数控机床考核系统、常用钳工工具、电工工具1套、数字（指针）万用表1只。

一、FANUC串行主轴驱动框图

控制框图如下：

图9-1数字主轴控制框图

FANUC串行主轴驱动要素如下，当其中任何一个环节出现问题都会导致主轴停止旋转，有时并不出现报警。

所以作为维修人员了解FANUC串行主轴工作原理和控制过程是非常重要的。

首先CNC控制软件，根据由加工程序指令的S代码和在参数上设定的主轴电动机与机械主轴的传动比，求得主轴电动机的转速。

二、主轴速度控制参数

速度控制参数主轴速度变换是通过参数设置，根据不同的速度区间执行换档的（通知PMC输出换档拨叉移动齿轮）。

在NC侧，以下面的参数设定值为基础，由指令的S值（主轴转速）计算出对应电动机速度的指令。

对于铣床或加工中心的M型主轴换档（此时参数PRM3706#4=0），又细分为两种换档方式——换档方式A和B。

换档方式A，FANUC主轴电机在各档位的换档速度区间是相同的，如指令S500时换2档，此时含义是机械主轴为500转/分，但电机可能是在800转/分的区间。

当指令为S2000时换3档，此时含义是机械主轴为2000转/分，但电机仍然是800转/分区间。

主轴换档时的主轴电机下限速度由3735#参数决定，而主轴电机上限速度由3736#参数指定（1档到2档，以及2档到3档均如此）。

而各档的最高指令转速（S代码）由3741#、3742#、3743#设定。

如上面的举例，我们可以将3741#=500、3742#=2000、3743#=4500，说明指令速度分别在500转/分和2000转/分换档，3档的最高转速为4500转/分。

而换档是通过电机的速度区间设置的，在#3735和#3736参数中设定，具体数值需要进行简单的计算。

#3735的设定：

#3736的设定：

如果额定转速6000r/min的电动机，在60r/min以上、5000r/min以下运转时。

换档方式A（PRM3705#b2=0），速度示意如下图9-2。

图9-2换挡方式A

对于换档方式B——换档时除了指令的速度不同，主轴电机在各换档区间的上限速度也不同。

那么不同换档上限速度是通过参数#3751、#3752、#3636设定的，其共同的下限速度仍然由#3735设定。

各档位换档时的主轴电机上限速度计算方法同上述#3736的设定。

换档方式B（PRM3705#b2=1），速度示意如下图9-3。

图9-3换挡方式B

三、接口控制地址

如果要实现正确的、安全的主轴换档和运转，PMC必须参与处理接口信号。

那么主要的接口信号如下：

①CNC向PMC发出换档信号。

#7

#6

#5

#4

#3

#2

#1

#0

F0034

GR30

GR20

GR10

当参数确定换档指令速度和其它相关参数后，CNC接到S代码后会自动向PMC发出换档信号GR30、GR20、GR10。

PMC根据SF信号选择所指令的档次。

档次选择后送回辅助功能完成信号（FIN）。

用以下参数可设定输出SF的条件：

#7

#6

#5

#4

#3

#2

#1

#0

3705

SFA

#6（SFA）0：

只在切换档次时输出SF。

1：

执行S指令时输出SF。

车床用的换档信号车床上，在加工程序中使用M功能进行档次切换。

用以下信号把选定的档次输入CNC。

#7

#6

#5

#4

#3

#2

#1

#0

G0028

GR2

GR1

档

0

0

档

0

1

档

1

0

档

1

1

②PMC通知CNC主轴停止信号（＊SSTP）。

#7

#6

#5

#4

#3

#2

#1

#0

G0029

*SSTP

此信号为1时，主轴速度指令输出到主轴放大器。

当信号为0时限制主轴旋转，常用于门打开时、卡盘松开等危险状态情况下停止主轴回转。

在我们维修中，如果发现主轴不转，又没有报警出现，就需要通过PMC诊断察看这个信号是否为0（为0时限制主轴旋转），作为G地址一定是PMC程序将它置0或置1的。

③主轴速度倍率（SOV）。

#7

#6

#5

#4

#3

#2

#1

#0

G0030

SOV7

SOV6

SOV5

SOV4

SOV3

SOV3

SOV1

SOV0

可对已经指令的主轴转速，以1%间隔乘以倍率0～254%。

★注：

加工中心用的换档信号（GR1O,GR2O,GR3O），由指令的S代码确定，且不受主轴速度倍率的影响。

④PMC到CNC至FANUC串行主轴信号。

#7

#6

#5

#4

#3

#2

#1

#0

G0070

MRD

ORC

SFR

SR

CTH

CTH

信号名

名称

意义

MRDYA

机床准备完毕

0：

MCC断开

1：

MCC接通

ORCMA

定向

0：

通常指令

1：

定向

SFRA

主轴正转指令

0：

停止

1：

正转

SRVA

主轴反转指令

0：

停止

1：

反转

CTH1ACTH2A

离合器/档次选择

CTH1A/CTH2A

00

01

10

11

HIGH

MIDIUMHIGHMIDIUMLOW

LOW

*ESPA

急停

0：

急停

1：

运行准备

ARSTA

报警复位

从1到0的后沿复位

⑤FANUC串行主轴到CNC至PMC的信号。

信号名

名称

备注

ORARA

定向完毕

参数4075

TLMA

转矩限制中

LDT2

负荷检测信号2

在参数4027的值以上的负荷状态为1

LDT1

负荷检测信号1

在参数4026的值以上的负荷状态为1

SARA

主轴速度到达

在参数4022的值以内为1

SDTA

速度检测

在参数4023的值以内为1

SSTA

主轴停止

在参数4024的值以内为1

ALMA

报警中

－

⑥主轴速度到达检测。

该信号是为限制伺服轴进给而设置的，对于车床如果主轴没有到达程序指令的速度，进给切削（G01、G02/G03、G32、G33等）不执行。

对于铣床或加工中心，如果开通此功能，通过参数#3708b0=1的设置，限制进给轴移动，当主轴由于某种原因停止时，进给轴不再移动，防止0转速挤刀。

该信号是从PMC发出的，通知CNC，所以当该信号置1时，一定是PMC程序处理的结果，通过检查梯形图或PMC诊断画面查找故障点。

#7

#6

#5

#4

#3

#2

#1

#0

G0029

SAR

相关参数#3708：

#7

#6

#5

#4

#3

#2

#1

#0

3708

SAT

SAR

b#1（SAT）开始执行螺纹切削程序段，对主轴速度达到信号SAR的检测为：

0：

按#0的设定。

1：

必须进行检验。

b#0（SAR）：

0：

不检测主轴速度达到信号SAR。

1：

检测主轴速度达到信号SAR。

四、标准参数的自动设定<串行主轴>

串行主轴放大器与CNC连接进行第1次运转时，对串行主轴电动机的控制必须按电动机对应的参数进行设定。

在串行主轴放大器内装有各电动机的标准参数，需要时可把这些参数传送到（装到）CNC的参数区中。

这里说明传送电动机标准参数的基本步骤。

①在急停状态下接通NC电源。

②使参数写入有效，在设定画面使PWE=1。

③设定使串行主轴有效的参数。

#7

#6

#5

#4

#3

#2

#1

#0

3701

SS2

LSI

#4（SS2）：

0：

串行主轴连接的台数为1台。

1：

串行主轴连接的台数为2台。

#1（ISI）主轴：

0:

使用串行接口。

1:

使用模拟接口。

④设定进行自动设定所需的以下参数。

#7

#6

#5

#4

#3

#2

#1

#0

4019

LDSP

#7（LDSP）串行主轴的标准参数：

1:

进行自动设定。

自动设定正常结束后，即自动变为“0”。

⑤设定电动机的型号代码。

4133

电机型号

从电动机型号表中找出型号代码进行设定。

主轴电动机的型号；对于无代码的电动机，由机床生产厂按相近代码确定，然后按“电动机固有参数下表”修改设定。

规格

型号代码

标准规格

“O”

带功率切换

“64”

■α系列

型号代码

100

101

无

102

103

104

105

无

电动机型号名

α0.5

α1

α1/

α1.5

α2

α2/

α3

α3/

（min-1）

8000

8000

15000

8000

8000

15000

8000

12000

型号代码

106

无

107

无

108

无

109

无

电动机型号名

α6

α6/

α8

α8/

α12

α12/

α15

α15/

（min-1）

8000

12000

6000

8000

6000

8000

6000

8000

型号代码

110

无

111

无

125

126

电动机型号名

α18

α18/

α22

α22/

α30

α40

（min-1）

（6000）

8000

（6000）

8000

（4500）

（6000）

■αP系列

型号代码

112

112

113

113

114

114

115

115

电动机型号名

αP8

αP8/

αP12

αP12/

αP15

αP15/

αP18

αP18/

（min-1）

（6000）

8000

（6000）

8000

（6000）

8000

（8000）

8000

型号代码

116

116

117

117

118

119

174

电动机型号名

αP22

αP22/

αP30

αP30/

αP40

αP50

αP60

（min-1）

（6000）

8000

（4500）

6000

（4500）

（4500）

（4500）

■aC系列

■主轴软件9D11,9D12系列用

型号代码

220

221

222

223

230

电机型号名

αC1

αC1.5

αC2

αC3

3.7/5.5kW

αC3

4.4/7.5kW

型号代码

224

225

226

227

228

229

电机型号名

aC6

aC8

aC12

aC15

aC18

aC22

⑥断开、然后接上NC电源。

这时，与电动机型号代码对应的主轴电动机的

参数，开始从主轴放大器侧向NC侧传送（装载），稍过片刻，标准参数自动设定结束。

在自动设定结束之前，一直保持急停状态，结束时即被解除。

其间，主轴放大器上的LED显示从“装载中”变换到“结束”。

⑦自动设定结束后，在起动主轴电动机运转之前，还要确认以下参数的设定。

●电动机的最高转速（根据电动机的型号代码进行自动设定）：

其他参数设定（与所使用的检测器有关）：

4020

电机最高转速

POSC1

ROTA1

主轴

设定内容

4000#2

位置编码器的安装方向

4000#0

主轴和电动机的回转方向

4001#7

Cs轮廓控制用位置检测器的安装方向

4001#6

Cs轮廓控制用内置主轴电动机检测器的设定

4001#5

Cs轮廓控制用位置检测器有否

4001#2

位置编码器信号使用否

4003#7,6,4

位置编码器信号的设定

4003#1

电动机内置MZ传感器有否

4004#4

电动机内置MZ传感器的种类

4004#3

外部1转信号检测方法的设定

4004#2

外部1转信号使用否

4004#1

主轴上安装的BZ传感器（内置传感器）有否

4004#0

高分辨率位置编码器信号使用否

4007#5

位置检测器用信号有无断线检测

4011#2,1,0

电动机速度检测器用脉冲数的设定

#7

#6

#5

#4

#3

#2

#1

#0

4000

POSC1

ROTA1

#2（POSC1）位置编码器的安装方向

0:

主轴与位置编码器的回转方向相同。

1:

主轴与位置编码器的回转方向相反。

#1（ROTA1）主轴与主轴电动机的回转方向

0:

主轴与电动机的回转方向相同。

1:

主轴与电动机的回转方向相反。

#7

#6

#5

#4

#3

#2

#1

#0

4001

CAXS3

CAXS2

CAXS1

POSC2

#7（CAXS3）高分辨率磁性脉冲编码器的安装方向：

0:

主轴与位置编码器的回转方向相同。

1:

主轴与位置编码器的回转方向相反。

#6（CAXS2）高分辨率磁性脉冲编码器的位置检测信号：

0:

不使用（主轴与电动机分开时）。

1:

使用（内置主轴电动机时）。

#5（CAXS1）高分辨率磁性脉冲编码使用否：

0:

不使用。

1:

使用（带Cs轮廓控制功能时，设定“1”）。

#2（POSC2）：

#7

#6

#5

#4

#3

#2

#1

#0

4003

PCPL2

PCPL2

PCTYP

PCCNC

0:

不使用位置编码器。

1:

使用位置编码器。

表9-1编码器参数设置

#7PCPL2

#6PCPL1

#4PCTYP

BZ传感器

（环外径）

高分辨率磁性脉

冲编码器

其他

0

0

0

256λ/r

（Ø103）

磁鼓外经Ø65

位置编码器

高分辨率位置编码器

0

0

1

128λ/r

（Ø52）

－

－

0

1

0

512λ/r

（Ø205）

Ø130

－

0

1

1

64λ/r（Ø26）

－

－

1

0

0

－

Ø195

－

1

1

0

384λ/r

（Ø154）

Ø97.5

－

#1（PCCNC）电动机内置MZ传感器使用否：

0:

不使用。

1:

使用。

#7

#6

#5

#4

#3

#2

#1

#0

4004

BISGN

RFTYP

EXTRF

SPDBS

HRP

#4（BISGN）电动机内置MZ传感器的种类：

0:

下述以外。

1:

0.5,0.5S,0.3S,IP65（1S～3S）电动机时。

#3（RFTYP）=0:

外部1转信号检测上升沿。

=1:

外部1转信号检测下降沿。

#2（EXTRF）=0:

不使用外部1转信号。

=1:

使用外部1转信号。

#1（SPDBS）=0:

不使用安装在电动机轴以外的BZ传感器。

=1:

使用安装在电动机轴以外的BZ传感器。

#0（HRPC）=0:

不使用高分辨率位置编码器。

=1:

使用高分辨率位置编码器。

#7

#6

#5

#4

#3

#2

#1

#0

4007

CLS

#5（PCLS）高分辨率磁性脉冲编码器、位置编码器信号断线检测

=0:

进行断线检测。

（通常设定“0”）。

=1:

不进行断线检测。

#7

#6

#5

#4

#3

#2

#1

#0

4011

DT3

VDT2

VDT1

#2VDT3

#1VDT2

#0VDT1

速度检测器的设定

0

0

0

64λ/r

0

0

1

128λ/r

0

1

0

256λ/r

0

1

1

512λ/r

1

0

0

192λ/r

1

0

1

384λ/r

本设定，根据电动机型号代码被自动设定。

五、FANUC主轴反馈检测器的种类

主轴反馈检测器作为主轴驱动的重要组件之一，我们简单的介绍如下，了解FANUC主轴反馈的分类和结构，有助于我们今后对主轴驱动故障的维修。

FANUC主轴用检测器分安装在电机尾部的内置检测器，和安装在机械主轴侧的外置检测器两类。

α系列主轴电动机内置的检测器有以下几种（见下表）。

●主轴电动机内置检测器

检测器的种类

脉冲数

适合电动机的型号名

M传感器

旧名称；脉冲发生器

（只有A/B信号）

64λ/r

α0.5

128λ/r

α1～3，α1/15000～α6/12000

256λ/r

α6～40，α8/8000～α

30/6000，α，p，αHV所有系列

MZ传感器

旧名称:

内装传感器（除A/B

相外，还有Z相）

2048p/r

（64λ/r）

α0.5

2048p/r

（128λ/r）

α1～3,α1/15000～α6/12000

4096p/r

（256λ/r）

α6～40,

αP，αHV所有系列

高分辨率磁性脉冲编码器

通称:

Cs传感器

（Cs轮廓控制用）

90000p/r

（128λ/r）

α2～40，

αP，αHV所有系列

脉冲数栏的xxxp/r，是伺服方式中进行位置检测的信号，xxxλ/r，是进行电动机速度检测的信号。

图9-4

λ是周期，即传感器输出的信号波形的1个周期为1λ。

●主轴侧安装的检测器

检测器的名称

脉冲数

传感器/检测环外形

BZ传感器

（旧名称:

内装传感器）标准代号:

A860-0392-T012（模拟的A/B相、Z相信号）

p/r（128λ/r）

p/r（256λ/r）

p/r（512λ/r）

p/r（384λ/r）

传感器安装环外形:

Ø100（检测环外形:

Ø52）

传感器安装环外形:

Ø140（检测环外形:

Ø103）

传感器无安装环

（检测环外形:

Ø210）

传感器无安装环

（检测环外形:

Ø158）

高分辨率磁式脉冲编码器

（Cs轮廓控制用）（模拟的A/B

相、Z相信号）

90000p/r（128λ/r）

90000p/r（192λ/r）

90000p/r

（256λ/r）

90000p/r

（384λ/r）

传感器安装环外形:

Ø140（磁鼓外形:

Ø64/65）

传感器安装环外形:

Ø170（磁鼓外形:

Ø96/97）

传感器安装环外形:

Ø200

（磁鼓外形:

Ø129/130）

传感器安装环外形:

Ø270

（磁鼓外形:

Ø194/195）

位置编码器标准代号:

A860-0309-T302

1024p/r

数字脉冲信号输出型，检测A/B相、Z相信号

α位置编码器S标准代号；

A860-0309-T352

90000p/r

（1024λ/r）

模拟信号输出型，检测A/B相、Z相信号

高分辨率位置编码器标准代号；

A860-0319-T002

1024p/r

（3000λ/r）

除了与位置编码器相当的A/B信号（1024p/r）和Z相信号外，还有模拟的A/B相信号（3000λ/r）,分辨率可达90000p/r