FANUC 0iC/D全閉環(huán)改為半閉環(huán)在數(shù)控機(jī)床維修中的應(yīng)用

李 丹

（四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽618000）

在FANUC 0i C/D系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床維修實(shí)踐當(dāng)中，將控制方式從“全閉環(huán)”改為“半閉環(huán)”（去光柵尺），是判定光柵尺故障的最有效手段。

FANUC 0i系統(tǒng)全閉環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)建，可在完成半閉環(huán)的設(shè)定與調(diào)試基礎(chǔ)上，通過在CNC上進(jìn)行分離形檢測(cè)接口配置和設(shè)定完成。因此“全閉環(huán)”與“半閉環(huán)”控制方式的轉(zhuǎn)換，僅需要修改相關(guān)參數(shù)，不需要改動(dòng)任何硬件。

本文將詳述“全閉環(huán)”與“半閉環(huán)”轉(zhuǎn)換參數(shù)的設(shè)定方法，以及在數(shù)控機(jī)床維修中的具體應(yīng)用。

1 “全閉環(huán)”改為“半閉環(huán)”的參數(shù)

①參數(shù)PRM1815#1=0，不使用分離性檢測(cè)器；

圖1 伺服設(shè)定

修改其中的“柔性齒輪比N/M”，即參數(shù)PRM2084（N）和 PRM2085（M）；參考計(jì)數(shù)器容量PRM1821；電機(jī)每轉(zhuǎn)位置反饋脈沖數(shù)PRM2024

這些參數(shù)在“全閉環(huán)”和“半閉環(huán)”控制方式下，設(shè)定值是不同的[2]。見表1.

表1 “全閉環(huán)”和“半閉環(huán)”伺服設(shè)定參數(shù)的不同

例1：某FANUC 0i-C的X軸采用半閉環(huán)控制，電機(jī)每轉(zhuǎn)移動(dòng)量10mm（電機(jī)與絲杠直連，即滾珠絲杠的螺距為10 mm），最小移動(dòng)單位為0.001，確定該坐標(biāo)軸的柔性齒輪比N/M，參考計(jì)數(shù)器容量PRM1821；電機(jī)每轉(zhuǎn)位置反饋脈沖數(shù)PRM2024[3].

解：電機(jī)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所需的脈沖數(shù)=電機(jī)每轉(zhuǎn)移動(dòng)量/最小移動(dòng)位移=10/0.001=10 000，即參考計(jì)數(shù)器容量PRM1821=10 000.

參數(shù) PRM2084=1，PRM2085=100；

位置反饋脈沖數(shù)（PRM2024）為12 500；

例2：某機(jī)床X軸（直線軸）采用串行輸出光柵尺建立位置全閉環(huán)系統(tǒng)，最小移動(dòng)單位為0.001mm，絲杠螺距為10 mm（電機(jī)與絲杠直連）；光柵尺的分辨率0.0005 mm，零脈沖間距為50 mm；確定該坐標(biāo)軸的柔性齒輪比N/M，參考計(jì)數(shù)器容量PRM1821；電機(jī)每轉(zhuǎn)位置反饋脈沖數(shù)PRM2024.

解：參考計(jì)數(shù)器容量設(shè)定為：

PRM1821=50/0.001=50 000；

柔性齒輪比參數(shù)：N/M=0.0005/0.001=1/2，即

PRM2084=1，PRM2085=2

電機(jī)每轉(zhuǎn)位置反饋脈沖數(shù)：

PRM2024=10/0.0005=20 000

可以比較上面兩例，最小移動(dòng)單位為0.001 mm，絲杠螺距為10 mm都相同，一個(gè)半閉環(huán)（沒有光柵尺），一個(gè)全閉環(huán)，相關(guān)參數(shù)的設(shè)定是不同的。

2 維修實(shí)例應(yīng)用

實(shí)例：某FANUC 0i-MC加工中心（全閉環(huán)），低速運(yùn)行時(shí)無報(bào)警，但是無論哪種方式移動(dòng)X軸時(shí)（JOG方式或自動(dòng)方式），出現(xiàn)411#報(bào)警。

分析：411#報(bào)警是伺服軸在運(yùn)動(dòng)過程中，誤差計(jì)數(shù)器讀出的實(shí)際誤差值大于參數(shù)PRM1828中的極限值。誤差讀數(shù)器的讀數(shù)過程見圖2.

圖2 誤差計(jì)數(shù)器的讀數(shù)過程

當(dāng)伺服軸接到CNC移動(dòng)指令時(shí)，指令值隨時(shí)分配脈沖，反饋值隨時(shí)讀入反饋脈沖，誤差計(jì)數(shù)器隨時(shí)計(jì)算誤差值。當(dāng)指令值、反饋值其中之一不能正常工作時(shí)，均會(huì)導(dǎo)致計(jì)數(shù)器數(shù)值過大，則產(chǎn)生411#移動(dòng)誤差過大。

411#報(bào)警多數(shù)情況是發(fā)生在反饋環(huán)節(jié)上；另外機(jī)械過載、全閉環(huán)震蕩等都容易導(dǎo)致上述報(bào)警發(fā)生，典型情況歸納如下：

（1）編碼器損壞；

（2）光柵尺臟或損壞；

（3）光柵尺放大器故障；

（4）反饋電纜損壞，斷線、破皮等；

（5）伺服放大器故障，包括驅(qū)動(dòng)晶體管擊穿、驅(qū)動(dòng)電路故障、動(dòng)力電纜斷線虛接等。

（6）伺服電機(jī)損壞，包括電機(jī)進(jìn)油、進(jìn)水，電機(jī)匝間短路等；

（7）機(jī)械過載，包括導(dǎo)軌嚴(yán)重缺油，導(dǎo)軌損傷、絲杠損壞、絲杠兩端軸承損壞，連軸節(jié)松動(dòng)或損壞。

上面（1）~（4）是由于反饋環(huán)節(jié)不良導(dǎo)致反饋信息不能準(zhǔn)確傳遞到系統(tǒng)。（5）~（7）反映的是雖然指令已經(jīng)發(fā)出，但是在執(zhí)行過程中出現(xiàn)了問題。

對(duì)于本例，由于該機(jī)床采用的是全閉環(huán)控制，考慮光柵尺容易受污染，所以首先采用“排它法”排除光柵尺損壞的可能。具體方法，就是將全閉環(huán)修改為半閉環(huán)進(jìn)行試驗(yàn)。

修改方法和步驟前文中已作介紹，注意：修改參數(shù)之前應(yīng)將原伺服參數(shù)記錄下來（備份），以便今后恢復(fù)。

將控制方式改為半閉環(huán)后，用手輪移動(dòng)X軸，結(jié)果半閉環(huán)運(yùn)行正常，充分證明全閉環(huán)測(cè)量系統(tǒng)故障。

打開光柵尺護(hù)罩，發(fā)現(xiàn)尺面上有油膜，清除尺面油污，重新安裝光柵尺并恢復(fù)原參數(shù)，包括將1815#b2=1，恢復(fù)修改過的伺服參數(shù)N/M等，機(jī)床修復(fù)。

3 結(jié)束語

引發(fā)FANUC 0i C/D系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床故障的原因可能很多，將控制方式從“全閉環(huán)”改為“半閉環(huán)”，是快速定位光柵尺故障的有效方法。本文結(jié)合維修實(shí)例，說明該方法在數(shù)控機(jī)床維修中的應(yīng)用。

[1]北京發(fā)那科機(jī)電有限公司.FANUCSeries0-MODELD/FANUC Series 0Mate-MODELD參數(shù)說明書[BE/OL].北京：北京發(fā)那科機(jī)電有限公司，2004.http://www.bj-fanuc.com.cn/tech/81.html.

[2]熊 軍.數(shù)控機(jī)床維修與調(diào)整[M].北京：人民郵電出版社，2007:121-123.

[3]劉永久.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007:90-93.