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FANUC数控系统模拟主轴配置

FANUC数控系统模拟主轴配置

性攻丝是数控系统中应用非常广泛的功能,上一期我们通过实验测试,解决了刚性攻丝前馈会导致主轴同期误差的问题。本期我们来介绍模拟(第三方)主轴刚性攻丝的调试过程,供读者参考。

 

1原理分析

(以某品牌的IMS-S主轴系列伺服控制器为例)

FANUC数控系统模拟主轴配置

CNC通过JA40的5脚(ES)和7角(SVC)连接主轴变频器端ANO和GND,提供-10-10V的模拟电压,通过JA41连接变频器上的反馈输入JEOUT,得到位置信息。

 ①JA40 连线 

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 ②JA41连线,引脚定义 

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 ③编码器侧 

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 ④变频器侧连接 

电机准停X1,电机正转X2,电机反转X3,刚性攻丝X7均接入IO模块上,FANUC数控系统发送及接收的IO信号均为高电平信号,变频器输入信号选用高电平有效的情况下,无需继电器转信号,选用-NP机型,输出信号也无需继电器转(高电平有效还是低电平有效,由变频器上JP2决定)。

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2方案选择

 ①检查基本的硬件连接 

放大器24V电源未接入,指示灯不亮,报SV5136;
伺服电机反馈线未接好,报警SV0368;
过热报警,Z轴SV0436报警,后发现是Z轴抱闸所致;
SP9042无位置编码器一转信号,最后发现是客户未连接0V线所致。

 ②模拟主轴的刚性攻丝参数设定 

伺服驱动器参数

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系统侧参数

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3解决过程

 ①调试过程 

首先正确接线并调节伺服驱动器参数、调整相序,使主轴可以正常转动。

在 FANUC 系统默认参数情况下,首先调节 3730 及 3731

FANUC 系统所发模拟量区别于其他种类数控系统,若是在 3730 与 3731 没有与驱动器匹配的情况下,其发出的模拟量,将不是线性增加,所以,这两个参数,必须在接线固定了的情况下,按标准方法调节:

(1) 初始化 3730,3731,即 3730 设为 1000,3731 设为 0;

(2) 确保模拟电压输出的线路已连接至伺服驱动器上,执行 M03 S0,即让电机转 0 速(此时电机其实会转起来,是正常的);

(3) 万用表打至量程为直流 2V,在伺服驱动器一端,测量 AN0 与 GND 间电压,注意,此时 AN0、GND 一定要是连接在伺服驱动器上的。

(4) 3731 设定值=8191×偏执电压(V)÷12.5例:所测量电压为 0.082 至 0.084(只要用线和接线按之上标准化了,电压波动不会超过 0.003)则设定值=8191×0.084÷12.5=55.043,即将 3731 设定为 55

(5) 3731 设定为 55 之后,继续执行 M03 S0,观察其主轴是否完全不转了,完全不转即设定正常,还略微有转速则尝试将其改成 54、56 试试,在用线及接线标准化情况下,55±1 一定会使主轴完全不转

(6) 在 3731 调节成功,使 S0 情况下主轴完全不转了的基础上,调节 3730,让主轴转最高转速,例如最高转 3000,则 M03 S3000

(7) 万用表打至量程为直流 20V,在伺服驱动器一端,测量 AN0 与 GND 间电压,注意,此时 AN0、GND 一定要是连接在伺服驱动器上的。

(8) 3730 设定值=10÷测量电压(V)×1000。例:所测电压为 10.03,则设定值=10÷10.03×1000=997.0089,即 3730 设定 997

(9) 3730 设为 997 后,继续让主轴转最高转速,看其是否能无误差,若还有误差,则再调 3730,一般在计算值±30 以内,可以调节到误差 1 转以内。

调节完成 3730 和 3731 之后,调节伺服驱动器 U09 号参数,使其与 FANUC 系统 3742 对应。

使用正确的梯形图与 G 代码,控制刚性攻丝转动。

若是报警 SP741、SP740,则要确认参数是否正确,尤其是 5300、5301、5310、5311、5312、5313。若是报警 SP742,则主要怀疑是运转方向反了,或者系统识别方向反了。转方向反,则调换伺服驱动器的 1A+/1A-以及 U/V;系统识别反了,则调换编码器的 A+/A-。

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部分梯形图

在刚性攻丝动作及方向正确后,调节 FANUC 系统的 3706#6 及#7 来使 M03 与 M04 的运 转方向正确。

 ②遇到的问题 

1. 干扰问题

干扰现象表现为刚性攻丝时正转可以攻丝到底,但是反转停留在底部不动,检查参数以及诊断0没有发现异常,断电重启后偶尔可以执行完一次刚性攻丝,判断为干扰问题,将GND处接地后正常。

2. SP742报警

指令刚性攻丝指令,主轴出现正反转现象,随后出现SP742报警,调换第三方编码器的 A+/A-后此现象消除。

 

4调试结果

顺利完成模拟主轴刚性攻丝测试。

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基于 FANUC 数控系统的模拟主轴的参数设置与调试

0 引言

  主轴是机床上带动工件或刀具运动的轴,主轴控制的效果将直接影响零件的加工精度。模拟主轴控制是指数控系统输出模拟电压控制主轴,主轴由调速器控制的主轴电机驱动( 常用的调速器是变频器、主轴电机是三相异步电动机) ,可以实现数控机床主轴的启停、正反转以及调速控制。基于 FANUC数控系统的主轴控制主要有模拟主轴控制和串行主轴控制两种类型。模拟主轴系统的结构如图 1 所示。串行主轴控制是指数控系统输出串行数据控制主轴,主轴通常由伺服驱动器控制的伺服电机驱动。模拟主轴控制经济实用、调试方便,在中低档的数控机床中广泛使用。

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图 1 模拟主轴系统结构示意图

1 模拟主轴系统的组成

  基于 FANUC 数控系统的模拟主轴控制系统的气原理图如图 2 所示。其中,FANUC 0i-C 数控系统的 JA40 接口输出 0 ~ 10 V 模拟电压; 三菱 E700变频器的 2、5 端子接收 JA40 接口输出的模拟电压信号,STF、STR 端子接收 JD1A 接口输出的转向信号; 主轴编码器 PG 的反馈信号输入 JA7A 接口。

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图 2 模拟主轴控制电气原理图

2 模拟主轴的调试

  从系统组成的角度,数控机床模拟主轴的调试包括 CNC 中有关主轴的参数与信号的调试,以及变频器本身的参数与信号的调试。调试的目的是保证数控系统能够根据指令发出正确的模拟电压信号,经过变频器调速后驱动主轴正确运行。

  2.1 CNC 调试

  CNC 调试时,主要是根据不同的控制要求,设置一些参数,将控制要求反映到主轴转速的模拟量输出上,使之与控制要求一一对应。以基于 FANUC数控系统的某数控车床的模拟主轴控制为例,CNC的转速指令输出极限( 模拟量) 为 10 V,档位 1 ~ 3对应的最高转速分别为 1 000 r/min、2 000 r/min、4000 r / min,CNC 上设定的主轴参数如表 1 所示。设置 CNC 参数时,注意要先打开“参数写入”功能,所有参数的设置完成后,要关闭“参数写入”功能。

表 1 CNC 相关主轴参数

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  当主轴采用模拟量输出时,由于温度、元器件特性的变化,可能会导致实际主轴转速和编程指令转速之间存在较大的误差。

 这类偏差包括零点漂移和增益偏差,零点漂移是指编程指令转速为 0 时,CNC 输出的模拟量电压≠0 V; 增益偏差是指编程指令转速为最大值时,CNC 输出的模拟量电压≠10V。在表 1 的参数设定完毕后,可以通过参数 3731和 3730 进行调整。调整的方法和步骤是: ①测量CNC 输出的模拟量电压。进入 MDI 方式,输入M03S0 指令,用万用表测得变频器 2、5 端子上的电压为 -0. 15 V; 再输入 M03S4000 指令,测得 2、5 端子上的电压为 10 V,将数据记录在表 2 中; ②计算参数 3731 和 3730 的调整值。根据公式,计算调整值 No.3731=0.15100× 216= 98; No.3730 =10/10 - ( - 0. 15)× 1000 = 985; ③ 设定参数 3731 和3730。将 3731 和 3730 的调整值 98,985 分别输入CNC 系统并使之生效; ④验证 CNC 输出的模拟量电压。重复步骤①的操作,分别测量 0 转速和最高转速时的模拟量电压,测得的数据如表 2 所示,调整成功。在测量模拟量电压时,需要注意 2、5 端子的正负极性,万用表的表笔是红对 2,黑对 5。另外,CNC参数设置完成后,注意做好数据备份工作,以便不时之需。

表 2 增益偏差与零点漂移设置前后的实验数据

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  2.2 变频器调试

  变频器调试时,需要将 CNC 输入的模拟量转换为主轴电动机的实际转速。变频器需要进行速度控制系统的速度和电流等调节器参数、电流、功率、上下限频率、加减速时间等的设定与调整,从而使得主轴的实际输出转速与来自 CNC 的模拟量保持一一对应的关系。以三菱 E700 变频器为例,变频器主要参数的设定如表 3 所示。对于其他品牌的通用变频器,设置内容大体相同。

表 3 变频器相关参数

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3 模拟主轴的运行

  完成上述调试后,首先进入 FANUC 0i-C 数控系统 MDI 方式,在程序界面输入“M03S1000; ”指令,主轴电动机以 1000 r/min 的转速正转; 输入“M04S1000; ”指令,主轴电动机以 1000 r/min 的转速反转; 输入“M05; ”指令,主轴电动机停止运行。然后进入手动方式,按下操作面板区的“主轴正转”、“主轴反转”和“主轴停止”按钮,主轴均能正确动作。值得注意的是,FANUC 数控系统进行主轴运行调试时,必须先在 MDI 方式下运行,通过 S 指令给定 CNC 一个转速后,才能在手动方式下运行。

4 结束语

  随着我国机械制造业的快速发展,数控加工技术已经日趋成熟,但是数控机床调试与维修方面的人才比较缺乏。主轴控制系统的调试是数控机床调试中的重点,当出现输入 S 指令和主轴实际转速不一致、零件加工误差偏大等情况时,都需要进行主轴调试。本文主要阐述了模拟主轴控制系统的硬件组成和调试方法,在调试过程中可以多总结、多积累经验,进一步提高调试与维修技能。

 
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