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1、FANUC系统的数控机床的调试汤彩萍摘 要 数控机床是高度机电一体化的产品随着他在我国制造业的普及使用了解其控制原理安装调试过程及故障维修方法显得日趋重要以FANUC0i系统加工中心的调试为例介绍了配置FANUC系统的数控机床的一般调试步骤1）数控机床机电联调电气前期工作根据数控机床的具体功能要求需做以下调试前期工作1机床电气的设计 根据机械设计人员提出的电气设计任务书进行机床外围强电部分的电路图设计和数控系统弱电部分的设计2数控系统的配置 根据机床的功能规格和参数提供FANUC0i的系统配置清单3电器元件的订购根据电气控制要求提供需外购的电器元件的清单4 PMC程序的编制根据机床动作设计要求
2、用FAPTLADDER 语言编制用户梯形图5机床电柜的配作 待FANUC0i控制系统及其他电器元件到货后 根据电气原理图 电气元件接线图和电柜布置图进行元器件在电柜内的安装6机床床身的连线电柜配好后可与机床本体进行连线进行操作台机床行程开关伺服电机等部件的接线工作2加工中心的调试步骤调试分2大步 数控系统外围的调试称为强电调试数控系统为适应具体数控机床需要而调整机床参数调试PLC用户程序 称为弱电调试2.1强电调试在整机通电前 断开至CNC单元 伺服单元的电源插头 这是一项安全措施以防止不正确的电源进入造成数控系统的损坏2.1.1电源电压准备为保证人身和设备的安全必须首先确认各种电源电压是否正
3、常如进线电源DC24V伺服变压器副边电压等2.1.2各控制回路的调试1用电器的工作对照图纸 分别使各用电器正常工作如照明回路2 CNC的启动停止以上各种电源电压正确之后可以启动CNC启动停止电路如图1所示CNC启动后LCD出现显示图1 CNC启动 停止控制回路3紧停回路按下FANUC机床操作面板上的紧停按钮机床立刻停止运动保证机床的安全一般情况下超程检测由CNC通过参数处理称为软件限位外部的限位开关是 不必要的然而为了避免由于伺服反馈系统发生故障而 使机床移动超出软件限位值为了使机床能停下来 必须安装行程限位开关称为硬件限位当开关被挡铁压上 后CNC复位并进入紧停状态 伺服电机和主轴电机减速直
4、 至停止机床立刻停止移动机床紧停回路如图 2所示*魅限位肝关尸辅阪技开美#袖限位开关繁停按钮+24VSQL SQ2 S<?3oa_Q校制单元 SVM 身二" v >+24 PSMEPM < >图2紧急停止控制回路2.2弱电调试在CNC伺服接通之后 LCD出现报警 这是因为没 有设置机床参数可先不理会他所谓参数是指当CNC与机床组合在一起之后为了最大限度地发挥CNC机床的功能而设置的值每一步都需按照数控系统说明书的说明来调整对于一台出厂后没做过任何调整的系统 调试步骤如下所述2.2.1核对系统功能参数FANUC的每台数控系统出厂时都带有随机参数表 在FANUC0
5、i中9900号以上的参数即为系统功能参数 他规定了一些基本功能系统出厂时已设好用户需按照此表核对设置 2.2.2控制轴设定FANUC0i的机床参数号从 0 8999如P1020是字 节轴型参数 P代表参数 A1表示第1轴A2表示第2 轴A3表示第3轴有关控制轴的参数如下 P1020各轴编程时的轴名称P1022在基本坐标系中设定各轴的名称注意该参数一定要设置否则将不能进行G02 G03插补P1023各轴的伺服轴号 其 设定值与控制轴号相同P1010 CNC控制轴数P8130总控制轴数 2.2.3伺服引导 伺服引导是指进给伺服系统的参数初始化没有进行伺服引导前LCD上出现417号报警按伺服控制放大
6、器的说明 书操作 若有参数设定不合理即出现报警 报警的处理参见FANUCAC伺服电机系列参数手册做相应的调整 2.2.4主轴引导 主轴引导是指主轴伺服系统的参数初始化没有进行主轴引导前 LCD上出现750号751号报警 设定主轴 电机型号代码 P4133以及参数 P4019.7=1 P4019.7= 1表示第4019号机床参数是位 bit参数 其bit7=1 进行自动 系列主轴参数初始化然后CNC断电 再通电 参数初始化才能生效P4019.7自动参数初始化之后复位为02.2.5 PMC模块参数和系统参数的设置PMC即PLC用来完成机床辅助功能的控制在系统相应的页面进行设置2.2.6 PMC梯形
7、图LADDER 的调试这一步的工作量相当大需与机械工作人员密切配合 共同进行 一起分析调试过程中出现的问题更为重要的是调试人员对各功能的接口信号和参数必须十分熟 悉 有深刻的理解 对于接口信号 应该明确的是PMC除了与机床的各种信号装置通信外 还与CNC通 信将伺服系统的实际工作状态报告 CNC并接受CNC 的控制1传送PMC程序 通过RS232通讯接口和软件 FAPTLADDER 将事先 编制的PMC梯形图送入CNC 2调试机床控制面板程序使操作方式等按钮生效该面板程序一经调试成功今后若使用相同的面板便可拷贝此程序 如果要自行设计制作该操作面板则需根据接口信号重新编程调试3调试机床润滑在使各
8、进给轴移动前必须使机床导轨的润滑正常因此首先通过PMC程序调试定时润滑4各进给轴的移动在JOG方式下按各轴移动键各坐标轴应按机床参数指定的速度向正方向或反方向移动并受倍率开关的控制 需设置有关进给参数 并处理有关接口信号5各轴参考点的设置在FANUC系统中 回参考点的动作过程如图 3所示P13SGP1S2I图3回参考点过程需处理相关的主要接口信号并设置相关的主要参数 对于z轴参考点的设置 应与换刀位置配合调整6轴行程的设置数控系统进行超程检测 是CNC的基本功能称为软件限位软件限位和硬件限位的位置关系如图4所示以x轴为例 由于该机床带有刀库 当刀库在前位时z轴不能在参考点下移动因此z轴需设置第
9、二软件限位121现代电子技术 年第 期总第 期 集成电路保护软件阳位设定点jt输有效行程在此菰围畏没置 硬件行程开关位设定点2 在此菊围里设置 硬件行程开美图4软件限位和硬件限位的关系7主轴的调试主轴控制单元或称主轴放大器接收来自CNC的 译码指令同时接受速度反馈实施速度闭环控制他还通过PLC将主轴的各种实际工作状态报告CNC用以完成对主轴的各项功能控制主轴电机控制接口为主轴串行输出与模拟输出相对串行输出中输出到主轴的命令值为数 字数据同时使用外接位置编码器与CNC相连用于检测主轴的位置使主轴能以指定的转速旋转如S500M03本机床由CNC控制主轴电机的速度和极性主轴采用高低两档齿轮变速高速档
10、主轴与主轴电机之间齿轮传动比为1:1低速档主轴与主轴电机之间齿轮传动比为 1:4.95需处理CNC侧对主轴速度的控制的接口信号及 主轴控制单元侧的接口信号并设置最高速度 换档速度等参数串行主轴控制单元的参数为4000 4351注意分清参数中设定的是主轴速度指令还是主轴电机速度使主轴能停留在某个固定位置主轴准停 M19为了保证刀具能准确地在主轴和刀库之间交换必须使用主轴准停功能控制梯形图见图511-MWX RST *E$PSORCMISORCMRJ69JA 主轴单伸商令中何春志SOfcUMF43 7 X100I 4TH半gORCMA DRARASuei皿<j7Q.6-Q-主轴腐停府争QRC
11、MAYKW3-3一-Q-主输已定向拘示灯SOWR571.JI一()等特OEtW信号2iTM3K57J.1ALMORTh-图5主轴准控制梯形图相关的参数有 P4075=20准停完成信号检测水平P4077准停偏移量如果定向停止位置不准将会损坏换刀装置可通过该参数对主轴定向位置进行精调 8自动换刀的调试CNC执行至M06Txx时调用O9001子程序内含前述各换刀动作 设计自动换刀的 PMC程序时 应充 分考虑安全互锁取刀时采用捷径方式捷径取刀可采 用FAPTLADDER提供的ROT指令实现 限于篇幅 此 处不再列出自动选刀的梯形图9其他辅助动作的调试像润滑一样机床的其他辅助动作诸如冷却排屑照明也都由
12、PMC梯形图控制2.2.7伺服参数的优化 Servotunin g调出伺服的调整画面在该画面上检查位置误差实际电流和实际速度如可对位置环增益进行调整 位置环 增益是机床运动坐标自身性能优劣的直接表现并非可以任意放大数控系统的位置伺服系统一般可分为位置环和 速度环 即系统中包含有位置反馈与速度反馈两个反馈回 路如图6所示 根据FANUCAC伺服电机参数手册进行 调整11' r速HCI-kA£环特性P控制】J Ar3机械系境精性i K14轸器T图6数字伺服系统结构框图2.2.8螺距误差补偿与反向间隙补偿作为半闭环控制位置检测器不在坐标轴最终运动部件上也就是说还有部分传动环节在位置闭环控制之外需要对丝杠螺距的误差进行补偿反向间隙用于补偿机床的失动量用激光干涉仪测量2.2.9机床试运行试运行采用的程序叫作考机程序他应包括数控系统的主要的功能使用对于一台带刀具自动交换装置的加工中心 刀库上应插满刀柄 取用刀柄重量应接近规定重 量自动运行时取用刀库中23的刀具2.3资料整理数据备份利用FANUC0i的PCMCIA存储卡功能保存 CNC的 数据如参数加工程序刀具偏置量等需要恢复时 将数据重新送入CNC的存储器