FANUC 0i D 系統動力刀剛性攻絲功能的實現

王寶平 王鴻博

(①北京發那科數控工程有限公司，北京100102;②順德職業技術學院，廣東 順德528300)

陜西航天某研究所，一臺韓國產配置FANUC 21T系統的車削復合中心，連續使用了近20 年系統嚴重老化，最后系統損壞嚴重，參數等數據丟失，由于之前系統沒有做好數據備份工作，書面資料缺失嚴重，所以要恢復的可能性不大，考慮到系統等電氣元件嚴重老化，為此該公司委托我公司進行電氣系統改造，解決目前機床存在的問題。

1 系統改造方案

數控系統采用FANUC 0iTD 系統代替21T 系統。

該機床的X 軸、Z 軸、B 軸現均采用日本FANUC公司生產的αif 系列交流伺服電動機。B 軸(系統第3軸)控制刀塔的旋轉、動力刀的旋轉或則作為CNC 軸用于剛性攻絲時的絲錐旋轉(B 軸伺服電動機動力傳給刀庫旋轉找刀及當前動力刀的旋轉都有相應的機械切換裝置);主軸控制部分采用αii 系列主軸電動機，可以通過手動或自動方式實現主軸的旋轉功能;主軸的位置反饋采用主軸上安裝的BZi SENSOR 反饋元件，因此主軸還可以根據需要切換成CS 軸，編程時使用C(或H 軸)。

車削復合中心的轉塔刀架上，除了裝有車削刀具外，還能裝上銑刀、鉆頭和絲錐等旋轉的動力刀具，機床主軸具有的數控精確分度的C 軸功能，具備了C 與Z 軸或和C 與X 軸聯動的功能。這樣一臺車削中心不僅可以像普通數控車床那樣能對回轉體件的內外表面(含圓柱面、錐面、曲面等)、端面進行車削加工，還可以利用C -Z 軸聯動功能車螺紋，利用C 軸分度功能和刀架的X 或Z 軸控制以及其上的動力旋轉刀具進行偏離回轉體件軸心線的銑削、鉆孔和動力刀的剛性攻絲，從而大大地擴展了數控車床復合加工的能力。

2 動力刀剛性攻絲動作原理分析

相比較主軸的剛性攻絲，本車削復合中心動力刀的剛性攻絲的特點如下，車削復合中心的主軸具備CS功能，利用C 軸的分度功能，使工件根據需要進行360°范圍的定位，在工件的不同位置根據需要進行Z軸方向的動力刀剛性攻絲(端面剛性攻絲);進行X 軸方向的動力刀剛性攻絲(側面剛性攻絲)。機床動力刀見圖1 所示。

分析剛性攻絲動作，要求動力刀主軸每轉一圈，鉆孔軸進給一個螺距，一直到底后反向回退。由此可知剛性攻絲動作可以轉化為兩伺服軸插補實現。旋轉軸與直線軸比例關系為:旋轉軸轉動360°，直線軸進給一個螺距，直至攻絲到底。反向動作類似。

3 動力刀剛性攻絲動作及程序

配置FANUC 0iTD 系統后，車削復合中心配有了兩種動力刀剛性攻絲功能:一是Z 軸方向的端面剛性攻絲使用代碼G84(調用O9010 號宏程序)，端面剛性攻絲選用的是平行于Z 軸的動力刀，編程進給方向為Z 軸方向;二是X 軸方向的側面剛性攻絲使用代碼G88(調用O9011 號宏程序)，側面剛性攻絲選用的是平行于X 軸的動力刀，編程進給方向為X 方向(X 為直徑編程)。G84 或G88 前加程序段M29 S__ 代碼，則調用O9020 號宏程序來指定剛性攻絲主軸轉速。

下面以端面剛性攻絲為例來說明剛性攻絲動作圖(見圖2)、編程格式以及所調用的宏程序。側面剛性攻絲在參照端面剛性攻絲的基礎上做相應修改即可，這里就不做詳細介紹了。

3.1 端面剛性攻絲動作圖及編程格式

3.1.1 端面剛性攻絲動作圖(見圖2)

圖2 中的主軸指動力刀主軸(B 軸)，動作1 前動力刀主軸停止旋轉，機床主軸啟動CS 軸功能;動作1為動力刀快速定位到攻絲起始點;起始點的M 代碼為C 軸機械夾緊的輔助動作(使工件在整個攻絲過程中保持穩定);動作2 為定位到G84 中的R 值;動作3 為動力刀主軸(B 軸)和Z 軸的聯動插補，B 軸正轉一圈Z 軸負向進給一個螺距;動作4 為攻絲到底部后暫停Q 秒后進行反向回退;動作5 為B 軸反轉一圈Z 軸正向回退一個螺距(反向回退);回退到R 點以后的M 代碼為C 軸機械松開和機床主軸CS 軸功能取消的輔助動作。

3.1.2 端面剛性攻絲編程格式

3.2 端面剛性攻絲程序中G84 調用的O9010 號宏程序

3.3 M29 調用的O9020 號宏程序

M29 S 代碼 中的M29 調用的O9020 號宏程序作用:指定剛性攻絲主軸轉速。

4 動力刀需要設定的參數

FANUC 0iTD 系統第3 軸控制動力刀時需要設定的參數見表1。

表1 動力刀需要設定的參數

5 結語

改造后的機床經過連續1 年的使用，電氣系統運行穩定，動力刀剛性攻絲功能安全可靠。經動力刀剛性攻絲過的工件的粗糙度比以前顯著改善。一次性檢驗，完全符合工藝要求，達到了預期的效果。

［1］北京發那科機電限公司.FANUC Series 0i-MODEL D/FANUC Series 0i Mate-MODEL D 連接說明書(功能篇)B-64303CM［S］.