FANUC 系統(tǒng)主軸特殊剛性攻絲實(shí)現(xiàn)方法

裴俊朋 韓麗偉

(①山東永華機(jī)械有限公司，山東 兗州 272100;②三角輪胎股份有限公司，山東 威海 264200)

1 剛性攻絲控制原理

對(duì)數(shù)控機(jī)床而言，大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床都配置伺服主軸，能夠獲得極好的加工切削性能，并能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的剛性攻絲效果。FANUC 系統(tǒng)的剛性攻絲功能是以主軸的旋轉(zhuǎn)和攻絲軸的進(jìn)給總是保持同步的方式進(jìn)行位置控制，并進(jìn)行高精度攻絲加工的一種功能。

2 通常實(shí)現(xiàn)剛性攻絲幾種方式

FANUC 數(shù)控系統(tǒng)剛性攻絲功能需要軟件功能和硬件相互配合才能夠?qū)崿F(xiàn)。常用實(shí)現(xiàn)剛性攻絲功能硬件配置有圖1 所示兩種方式。

上面兩種方式都能夠?qū)崿F(xiàn)剛性攻絲功能，配置a位置編碼器的結(jié)構(gòu)價(jià)格要高于使用接近開(kāi)關(guān)方式，因此很多機(jī)床廠家都采用接近開(kāi)關(guān)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)攻絲功能。本文將介紹一種不使用a 位置編碼器和接近開(kāi)關(guān)的主軸剛性攻絲實(shí)現(xiàn)及調(diào)整方法。

3 主軸特殊剛性攻絲功能實(shí)現(xiàn)

剛性攻絲在系統(tǒng)執(zhí)行過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行主軸和攻絲軸(本文中以Z 軸為例)的同步，其同步的執(zhí)行由系統(tǒng)軟件來(lái)保證，對(duì)于外部一轉(zhuǎn)信號(hào)并無(wú)要求。但是在某些深孔攻絲中，其攻絲動(dòng)作往往分幾次執(zhí)行，以保證排屑完全，不影響孔牙的精度和絲錐的壽命，對(duì)于這種執(zhí)行功能，要求在攻絲前，首先執(zhí)行定向，然后進(jìn)行攻絲動(dòng)作。對(duì)于這種情況，就需要外部一轉(zhuǎn)信號(hào)。此時(shí)，機(jī)床在主軸結(jié)構(gòu)上必須滿足下面要求(圖2):(1)主軸及主軸電動(dòng)機(jī)間減速比必須為整數(shù)，本文中主軸兩檔齒輪比分別是低檔1∶4，高檔1∶1。(2)主軸電動(dòng)機(jī)的編碼器必須使用MZi傳感器。

4 相關(guān)參數(shù)設(shè)置

為實(shí)現(xiàn)剛性攻絲需要在FANUC 數(shù)控系統(tǒng)中設(shè)置剛性攻功能相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)，參數(shù)設(shè)置與主軸配置a 位置編碼器參數(shù)設(shè)置基本類(lèi)似，本文中不加以詳細(xì)說(shuō)明。

剛性攻絲基本參數(shù)如表1 所示。

表1 剛性攻絲基本參數(shù)

剛性攻絲到位誤差、攻絲精度方面的參數(shù)如表2所示。

(1)調(diào)整特殊說(shuō)明

表2 剛性攻絲到位誤差、攻絲精度參數(shù)

對(duì)于上述結(jié)構(gòu)，必須正確設(shè)定4056(本文設(shè)置400)，4057(本文設(shè)置100)。

按上述參數(shù)設(shè)置，并在主軸低檔條件下進(jìn)行測(cè)試，我們旋轉(zhuǎn)主軸時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速?zèng)]能正確顯示，這是由于參數(shù)4171 及4174 沒(méi)有正確設(shè)置，參數(shù)4171 應(yīng)設(shè)置4，參數(shù)4172 應(yīng)設(shè)置1。參數(shù)更正后，重新測(cè)試主軸轉(zhuǎn)速顯示，在高及低檔位均能正確顯示。

此時(shí)需要注意:按照FANUC 說(shuō)明書(shū)中的描述，參數(shù)4171～4174 只有在使用外部接近開(kāi)關(guān)時(shí)才需要設(shè)定，而使用此種結(jié)構(gòu)必須進(jìn)行該參數(shù)設(shè)置。

(2)攻絲調(diào)整

為測(cè)試這種配置的攻絲效果如何，我們編寫(xiě)下面的攻絲測(cè)試程序，程序編寫(xiě)內(nèi)容如下:

通過(guò)FANUC 數(shù)控系統(tǒng)上的診斷功能發(fā)現(xiàn):攻絲程序啟動(dòng)時(shí)剛性攻絲誤差較大為200 μm 左右，但在攻絲過(guò)程中，同步誤差在10 μm 以內(nèi)。而在實(shí)際攻絲完成后，絲孔精度檢測(cè)是合格的。并經(jīng)過(guò)多個(gè)位置攻絲測(cè)試后，測(cè)得的絲孔精度均合格。

5 特殊說(shuō)明

(1)在剛性攻絲時(shí)，編程指定主軸轉(zhuǎn)速S400，但是實(shí)際加工時(shí)，反饋速度顯示為340(在主軸速度模式下，速度顯示正確)，F(xiàn) 顯示400，但是沒(méi)有影響攻絲精度。

(2)主軸在低檔時(shí)有1:4 減速比，實(shí)際調(diào)試發(fā)現(xiàn):如果設(shè)定參數(shù)5281～5284、4065～4068 主軸和攻絲軸相同增益的話，同步誤差反而大，原因主要為低檔時(shí)，主軸1:4 的減速比，放大了主軸的剛性，所以在調(diào)試有換檔機(jī)構(gòu)的主軸剛性對(duì)需要注意。

(3)帶有主軸檔位比時(shí)，需要正確處理CTH1A(G70.3)CTH2A(G70.2)信號(hào)。

6 結(jié)語(yǔ)

此種系統(tǒng)硬件配置、主軸機(jī)構(gòu)及參數(shù)設(shè)置已經(jīng)在筆者公司多臺(tái)龍門(mén)機(jī)床上使用，在客戶使用過(guò)程中剛性攻絲功能均能實(shí)現(xiàn)高精度的要求。此種配置及調(diào)整方法為筆者公司創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］FANUC 公司.FANUC AC SPINDLE MOTOR ai series 參數(shù)說(shuō)明書(shū)［Z］.

［2］FANUC 公司.FANUC Series 0i-MODEL D 參數(shù)說(shuō)明書(shū)［Z］.

［3］FANUC 公司.簡(jiǎn)明聯(lián)機(jī)調(diào)試資料［Z］.

［4］山東永華機(jī)械有限公司.產(chǎn)品檢驗(yàn)合格證［Z］.