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        摘要：主軸定向功能指的是使主軸在指定的位置停止。其方法有兩種，第一，利用主軸控制單元；第二，使用機(jī)械檔塊。主軸定向是數(shù)控機(jī)床的重要功能，特殊形狀工件裝卡以及刀庫換刀等情況都可使用該功能。本篇文章主要講解主軸控制單元實(shí)現(xiàn)主軸定向方法和實(shí)例。
 
       關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；FANUC數(shù)控系統(tǒng)；主軸；定向
 
       0 引言
 
       主軸定向是FANUC系統(tǒng)的基本功能，在FANUC 0i-TB、0i-TC 、0i Mate-TC、18i及以上版本都可以實(shí)現(xiàn)，但設(shè)置其參數(shù)有些技巧，本篇文章是在實(shí)際使用和翻讀系統(tǒng)資料的過程中總結(jié)歸納出的方法和技巧。
 
       FANUC 0i系列和18i等系列數(shù)控系統(tǒng)都有主軸定向功能，可只能在安裝主軸編碼器并連接串行主軸時使用。本篇文章用FANUC 0i-TC系統(tǒng)作為范例，講述主軸定向編制梯圖、設(shè)置參數(shù)和調(diào)整方法。
 
       1.主軸定向梯圖
 
      1.1 定向信號
 
      G70.6：主軸定向的控制信號。
      F45.7：主軸定向的完成信號。
 
      SHA00-SHA11(G78，G79.0-G79.3)：停止的位置外部設(shè)定信號
 
     1.2 定向梯形圖

         
  
                                   圖1 主軸準(zhǔn)停基本梯圖
 
       1.3 在圖1中M19的指令是M19；M指令的選通信號是MF；M指令的應(yīng)答信號是MFIN；主軸的正轉(zhuǎn)信號是G70.4；主軸的反轉(zhuǎn)信號是G70.5；復(fù)位信號是F1.1；急停信號是G8.4。
 
      主軸定向后，存在G70.6自鎖，主軸在一個固定的位置帶使能停止，即使有外力主軸也不能旋轉(zhuǎn)，此時可裝卡工件。如果想斷開自鎖可以旋轉(zhuǎn)主軸、復(fù)位或急停。
 
       1.4 用參數(shù)設(shè)定主軸定向的位置偏移，可參考參數(shù)含義章節(jié)；還可以利用PMC 控制主軸定向停止位置外部設(shè)定信號G78- G79；一般用PMC 控制多點(diǎn)定向位位置更加便捷。
SHA00-SHA11是設(shè)定值范圍為0～4095的12位控制信號，利用公式換算成角度如下：
 
      S =X ×360÷4096
      PMC信號設(shè)定值是X,偏移角度是S。
   
      在數(shù)控立式蹄片車床VTC5060上，因?yàn)榭ūP同時裝卡兩個工件，兩點(diǎn)位置需要相差180°，所以用2個鍵選擇兩個位置。圖2是梯圖程序。G79.3信號值是2048，換算成角度是180°。所以相差180°的兩個位置可以通過控制通斷實(shí)現(xiàn)。偏移角度使用參數(shù)D0控制。圖中兩個定位位置的選擇信號是180D和0D。

                        圖2 主軸定向位置外部設(shè)定梯形圖
 
      2.參數(shù)設(shè)置
  
      2.1參數(shù)含義
 
      2.1.1 3702：#2，3表示是定位停止位置外部設(shè)定功能是否使用（#2是第一主軸，#3是第二主軸）；
 
      2.1.2 4001：#4表示主軸編碼器安裝方向。編碼器與主軸轉(zhuǎn)動方向相同，設(shè)置0；如果不相同設(shè)設(shè)置1；
 
      2.1.3 4002：#1可以設(shè)置是否使用主軸編碼器。需要主軸定位時，設(shè)置為1。
 
      2.1.4 4003：#0表示選擇定位編碼器（為0表示主軸定向用位置編碼器；為1表示用磁性編碼器）；
 
      2.1.5 4003：#2，3表示主軸定位時的轉(zhuǎn)動方向；
 
      2.1.6 4015：#0表示主軸定位功能是否使用（如果使用定向功能，請將此位設(shè)為1）；
 
      2.1.7 4017：#7表示定位過程中是否尋找最短路徑；
 
      2.1.8 4031：停止的位置。用主軸編碼器進(jìn)行主軸定位時，使用此參數(shù)設(shè)定停止位置。如果使用主軸定位停止位置SHA00～SHA11外部設(shè)定功能,此參數(shù)無效；主軸定位使用主軸編碼器時，可以用此參數(shù)設(shè)定停止位置；
 
      2.1.9 4038：表示主軸定位的速度。通過4056～4059參數(shù)設(shè)置主軸定向時主電機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過數(shù)控系統(tǒng)的計算得到不同檔位定位時的主軸轉(zhuǎn)速。當(dāng)此參數(shù)設(shè)置0時，主軸速度見下面公式：

      Nori=60×GEAR×PG×Rori
 
       Nori：表示主軸定位速度
       GEAR：表示主電機(jī)與主軸的傳動比（通過4056～4059參數(shù)設(shè)置）
       PG：表示主軸定位位置增益（通過4060～4063參數(shù)設(shè)置）
       Rori：主軸定位電機(jī)速度倍率（通過4076參數(shù)設(shè)置）
 
       2.1.10 4042，4043：CTH1A 值為1,4043 參數(shù)生效；CTH1A(G70.3)值為0，4042參數(shù)生效；表示主軸定位速度環(huán)比例增益；
       2.1.11 4050，4051：CTH1A值為1,4051生效；CTH1A(G70.3)值為0，4050參數(shù)生效；表示主軸定位速度環(huán)積分增益；
       2.1.12 4056～4059：表示各高低檔位主電機(jī)與主軸的齒輪比；
       2.1.13 4060～4063：表示主軸定位各高低檔位位置環(huán)增益；
       2.1.14 4076：表示主軸定位電機(jī)的速度倍率；
       2.1.15 4077：表示主軸定位位置偏移量；設(shè)定值范圍是0～4095；計算公式是：偏移量=設(shè)定值/4095 × 360°；
 
       2.2.參數(shù)設(shè)置
 
       2.2.1 如果安裝主軸編碼器，將4002#1 號參數(shù)設(shè)為1，為4038參數(shù)設(shè)個值，一般設(shè)置40，為4056到4059號參數(shù)設(shè)置值，參數(shù)依據(jù)主軸各檔位傳動比設(shè)置，然后就能夠?qū)崿F(xiàn)主軸定向；
 
       2.2.2 如果仍不能實(shí)現(xiàn)主軸定向功能，先更改4001#4號參數(shù)，按照上文修改編碼器安裝方向的參數(shù)設(shè)置，再按照上文參數(shù)含義檢查相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，然后將總電源斷電重啟系統(tǒng)后再執(zhí)行主軸定向操作；
 
       2.2.3 如果經(jīng)過按照上面一條說明所講述的方法仍然不能夠?qū)崿F(xiàn)主軸定向功能。那么可能是由于個別參數(shù)設(shè)置調(diào)整后與主軸不相匹配造成的結(jié)果，此時應(yīng)該手動將4000到4134號參數(shù)全部依次清零，如果個別參數(shù)值不能清除掉，先不用理會，然后斷開總電源。系統(tǒng)重新上電后，可依據(jù)主電機(jī)的型號重新設(shè)定4019#7和4133號參數(shù)，再一次生成主軸的參數(shù)。再次斷開電源后，重新按照上面2.2.1和2.2.2所講述的方法調(diào)整參數(shù)，然后就可以實(shí)現(xiàn)主軸定向功能了，如果仍然不能實(shí)現(xiàn)，此時需要檢查編碼器和編碼器接線是否存在問題；
 
       2.2.4 主軸定向是主軸旋轉(zhuǎn)速度不能太低，要不然就無法找到定向位置。一般情況下，主軸定向時速應(yīng)該在10到25轉(zhuǎn)之間，因主軸定向過程中并不檢測卡盤是否卡緊的信號，所以在可以實(shí)現(xiàn)主軸定向功能情況下，主軸定向的旋轉(zhuǎn)速度盡可能低，避免造成危險傷害。還要說明的是，機(jī)床安裝調(diào)試第一次通電后第一次執(zhí)行主軸的定向功能所需要的時間稍長一些，在此后執(zhí)行此功能一般情況下一轉(zhuǎn)內(nèi)可完成。
 
       3.主軸定向應(yīng)用
   
       執(zhí)行主軸定向功能，如果想操作方便可以使用按鈕控制主軸定向，也可用標(biāo)準(zhǔn)M代碼M19來操作執(zhí)行；如果需要多點(diǎn)位定向功能，可以使用工件加工程序來改變
定向位置，操作方法見下面步驟：
 
       3.1 使用用可編程參數(shù)輸入G10語句，實(shí)現(xiàn)主軸定向位置在加工程序中的偏移，G10語句格式見表1。
 
       3.2 對于固定幾點(diǎn)準(zhǔn)停，可用主軸定向停止位置外部設(shè)定功能，用M指令改變準(zhǔn)停的點(diǎn)，這需要在梯形圖中實(shí)現(xiàn)此功能。

       3.3 用加工程序改變準(zhǔn)停位置的示例程序見表2。
 
 
                               表1 G10語句說明
  
      
  
  
                                     表2 示例程序

  
       4.結(jié)束語
   
      主軸定向功能是一個很常用并且實(shí)用的功能，在數(shù)控機(jī)床使用加工過程中具有重要應(yīng)用價值，如本篇文章能為大家在工作中起到些幫助和啟示，那就是是本文的意義所在。