數(shù)控機床調(diào)試與維修（中英雙語版）課件 第3章  FANUC 0I-F進給伺服系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定

第3章FANUC0I-F進給伺服系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定任務(wù)1FANUCΒI系列伺服單元的連接任務(wù)2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定任務(wù)3進給伺服系統(tǒng)調(diào)整與優(yōu)化設(shè)置任務(wù)4進給伺服系統(tǒng)伺服通道FSSB設(shè)定任務(wù)5進給伺服系統(tǒng)診斷與報警故障任務(wù)6數(shù)控機床返回參考點故障任務(wù)1FANUCΒI系列伺服單元的連接1.數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)屬于位置控制伺服系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)控制進給軸的“位置控制”和“插補”。全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的進給伺服控制系統(tǒng)有三個環(huán)節(jié)，位置環(huán)（外環(huán)）；速度環(huán)（中環(huán)）；電流環(huán)（內(nèi)環(huán)）。在三環(huán)系統(tǒng)中，位置環(huán)的輸出是速度環(huán)的輸入；速度環(huán)的輸出是電流環(huán)的輸入；電流環(huán)的輸出直接控制功率變換單元，這三個環(huán)的反饋信號都是負反饋。任務(wù)1FANUCΒI系列伺服單元的連接2.FANUCβi系列伺服系統(tǒng)構(gòu)成FANUCβi系列伺服系統(tǒng)由以下組件構(gòu)成：1）伺服放大器模塊SVM；

2）AC線路濾波器；3）連接電纜（FSSB）；4）伺服電動機；5）熔斷器；6）電源變壓器。任務(wù)1FANUCΒI系列伺服單元的連接3.FANUCβi系列伺服單元的連接數(shù)據(jù)總線控制電源伺服單元上電回路伺服電機動力電源連接伺服電機反饋的連接急停與MCC連接急?；芈返倪B接任務(wù)1FANUCΒi系列伺服單元的連接4.數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)-半閉環(huán)系統(tǒng)半閉環(huán)控制系統(tǒng)，進給伺服電動機的內(nèi)裝編碼器的反饋信號即為速度反饋信號，同時又作為絲杠的位置反饋信號。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點：穩(wěn)定性高。位置控制的精度相對不高，不能消除伺服電動機與絲杠的連接誤差及傳動間隙。任務(wù)1FANUCΒi系列伺服單元的連接5.數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)-全閉環(huán)系統(tǒng)數(shù)控機床采用分離型位置檢測裝置作為位置反饋信號，即為全閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)。此時，進給伺服系統(tǒng)的速度反饋信號來自伺服電動機的內(nèi)裝編碼器信號，位置反饋信號是來自分離型位置檢測裝置的信號。優(yōu)點：位置控制精度相對高，精度由位置檢測裝置精度決定（目前光柵尺的精度有1μm、0.5μm、0.1μm）。缺點：全閉控制相對穩(wěn)定性不高，易出現(xiàn)系統(tǒng)振蕩現(xiàn)象，伺服調(diào)整比較困難。任務(wù)1FANUCΒi系列伺服單元的連接6.FANUC系統(tǒng)伺服放大器的分類交流伺服放大器伺服單元（SVU）α系列伺服單元β伺服單元具有串行數(shù)字接口具有伺服總線接口具有I/OLink接口伺服模塊（SVM）βi伺服單元（COP10A/COP10B）接口具有I/OLink接口α系列伺服模塊αi系列伺服模塊任務(wù)1FANUCΒi系列伺服單元的連接7.FANUC系統(tǒng)伺服放大器的分類α系列伺服單元β系列伺服單元βi系列伺服單元α系列伺服模塊αi系列伺服模塊任務(wù)1FANUCΒi系列伺服單元的連接8.FANUC系統(tǒng)βi系列伺服單元任務(wù)1FANUCΒi系列伺服單元的連接9.FANUC系統(tǒng)βi系列伺服單元端子功能L1、L2、L3：主電源輸入端接口，三相交流電源200V、50/60Hz。U、V、W：伺服電動機的動力線接口。DCC、DCP：外接DC制動電阻接口。CX29：主電源MCC控制信號接口。CX30：急停信號（*ESP）接口。CXA20：DC制動電阻過熱信號接口。CX19A：DC24V控制電路電源輸入接口。連接外部24V穩(wěn)壓電源。CX19B：DC24V控制電路電源輸出接口。連接下一個伺服單元的CX19A。C0P10A：伺服高速串行總線（FSSB）接口。與下一個伺服單元的C0P10B連接（光纜）。C0P10B：伺服高速串行總線（FSSB）接口。與CNC系統(tǒng)的C0P10A連接（光纜）。JX5：伺服檢測板信號接口。JF1：伺服電動機內(nèi)裝編碼器信號接口。CX5X：伺服電動機編碼器為絕對編碼器的電池接口。任務(wù)1FANUCΒi系列伺服單元的連接10.βi伺服單元OiMateTB數(shù)控系統(tǒng)連接圖任務(wù)2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定1.進給伺服系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定條件在進行進給伺服系統(tǒng)參數(shù)初始化設(shè)定之前首先需要確定信息有：數(shù)控系統(tǒng)類型例：0iMate-D伺服電動機型號名稱例：βi4/4000電機內(nèi)置編碼器種類例：αiA1000分離式檢測器的有無例：無電動機每轉(zhuǎn)1圈機床移動量：例：10mm/每轉(zhuǎn)1圈機床的檢測單位例：0.001mmNC的指令單位例：0.001mm任務(wù)2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定2.進給伺服系統(tǒng)參數(shù)初始化設(shè)定步驟在急停狀態(tài)下接通電源，設(shè)NO.3111#0=1，顯示伺服設(shè)定畫面;電機號設(shè)定（NO.2020）：讀取伺服電機標簽上電機規(guī)格號和電動機型號名，電動機型號實例;設(shè)定AMR（電樞倍增比）：設(shè)定為“00000000”;設(shè)定CMR（指令倍乘比）：CMR決定由CNC輸入伺服的移動量的指令倍率；注：數(shù)控車床的X軸通常采用直徑編程：1；數(shù)控銑床和加工中心：2;任務(wù)2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定2.進給伺服系統(tǒng)參數(shù)初始化設(shè)定步驟設(shè)定柔性進給變比N/M（電子齒輪比或柔性齒輪比或F.FC)：確定機床的檢測單位。常設(shè)值;設(shè)定電機轉(zhuǎn)動方向：設(shè)定值是對著電動機軸一側(cè)看電機旋轉(zhuǎn)方向：111逆時針旋轉(zhuǎn)；-111順時針旋轉(zhuǎn);設(shè)定速度脈沖數(shù)：串行編碼器設(shè)定8192；

位置脈沖數(shù)：半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，設(shè)定12500；

全閉環(huán)伺服系統(tǒng)，按電動機一轉(zhuǎn)來自分離型檢測裝置的位置脈沖數(shù)設(shè)定；設(shè)定參考計數(shù)器的容量;關(guān)閉NC電源，并再次接通，則伺服參數(shù)自動設(shè)定。任務(wù)3進給伺服系統(tǒng)調(diào)整與優(yōu)化設(shè)置3.3.1進給伺服系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整畫面一般用戶都忽略FANUC數(shù)控系統(tǒng)提供的進給伺服系統(tǒng)調(diào)整畫面，其實這方面的調(diào)整對機床的性能很重要，必需根據(jù)實際機床的狀況仔細調(diào)整。調(diào)整畫面按鍵：按[SYSTEM][SV-PRM][SV-TUN]。任務(wù)3進給伺服系統(tǒng)調(diào)整與優(yōu)化設(shè)置3.3.2FANUC0iD數(shù)控系統(tǒng)常用伺服系統(tǒng)調(diào)整參數(shù)參數(shù)號符號含義1815#1OPT位置檢測器是否用絕對脈沖編碼器1815#5APC是否使用分離型脈沖編碼器或直線尺1825各軸的伺服環(huán)增益1826各軸到位寬度1827各軸切削進給的到位寬度1828各軸移動中的最大允許位置偏差量1829各軸停止中的最大允許位置偏差量1830各軸關(guān)斷時允許的最大位置偏差1851各軸反相間隙補償量1620每個軸的快速移動直線加/減速的時間常數(shù)T每個軸的快速移動鈴型加/減速的時間常數(shù)（T1）1621每個軸快速移動的鐘型加／減速時間常數(shù)1622各軸加減速時間常數(shù)1624每軸的手動連續(xù)進給指數(shù)函數(shù)形加減速時間常數(shù)1625每軸的手動連續(xù)進給指數(shù)形加減速FL速度任務(wù)4進給伺服系統(tǒng)伺服通道FSSB設(shè)定FANUC數(shù)控系統(tǒng)通過高速串行總線(FSSB)與伺服放大器連接。FSSB用一條光纜串聯(lián)數(shù)控裝置三個主要的功能部件:CNC；伺服放大器；光柵尺，并承接3者之間的數(shù)據(jù)雙向傳輸。3.4.1FANUCFSSB伺服通道設(shè)定1)AMP設(shè)定畫面AMP參數(shù)設(shè)定畫面任務(wù)4進給伺服系統(tǒng)伺服通道FSSB設(shè)定3.4.1FANUCFSSB伺服通道設(shè)定2)AXIS設(shè)定畫面AXIS設(shè)定畫面任務(wù)5進給伺服系統(tǒng)診斷與報警故障3.5.1進給伺服系統(tǒng)自動運行診斷

FANUC數(shù)控系統(tǒng)提供了進給伺服系統(tǒng)的自動運行診斷畫面,監(jiān)測數(shù)控機床伺服軸的各個動作的運行情況，CNC診斷畫面中000～016診斷號是與自動運行有關(guān)信號監(jiān)控，任何一位為1的時候，均會影響零件加工的自動運行。任務(wù)5進給伺服系統(tǒng)診斷與報警故障3.5.2數(shù)控系統(tǒng)伺服系統(tǒng)控制診斷FANUC數(shù)控系統(tǒng)提供伺服系統(tǒng)控制診斷畫面，發(fā)生伺服報警時，診斷畫面上顯示出報警的細節(jié)，根據(jù)信息查找伺服報警的原因，采取適當(dāng)?shù)拇胧０粹o：按SYSTEM鍵。按[診斷]軟鍵、顯示診斷畫面。任務(wù)5進給伺服系統(tǒng)診斷與報警故障3.5.3進給伺服系統(tǒng)的常見故障超程過載竄動爬行振動伺服電機不轉(zhuǎn)位置誤差漂移任務(wù)6數(shù)控機床返回參考點故障3.6.1數(shù)控機床返回參考點（REF）動作要在機床上進行零件的自動加工，必須建立起機床坐標系（MCS），回參考點就是為了建立機床坐標系而進行的操作。進行回參考點操作，把機床自動、準確地移動到固定點上，在這個位置上換刀以及進行工件坐標系（WCS）設(shè)定。可以消除絲杠間隙的累計誤差及絲杠螺距誤差補償對加工的影響。任務(wù)6數(shù)控機床返回參考點故障3.6.2減速檔塊方式返回參考點階段1：尋找減速檔塊

在回參方式REF下，按軸移動鍵，軸以快速（No.1420設(shè)定）移動尋找減速檔塊，當(dāng)撞上減速檔塊后按設(shè)定低速（No.1425設(shè)定）移動，進入階段2。

階段2：與零脈沖同步

當(dāng)減速檔塊釋放后，開始尋找零脈沖，并在柵格位置停止。同時返回參考點結(jié)束信號被送出。1個柵格的距離等于檢測單位×參考計數(shù)器容量。任務(wù)6數(shù)控機床返回參考點故障3.6.6返回參考點的故障診斷思路故障類型1：找不到參考點，超差報警（1）機床回零過程無減速動作或一直以減速回零，多數(shù)原因為減速開關(guān)及接線故障。（2）機床回零動作正常，系統(tǒng)得不到一轉(zhuǎn)信號。原因可能是電動機編碼器及接線或系統(tǒng)軸板故障。故障類型2：找不準參考點，參考點有偏差（1）減速擋塊偏移（2）柵格偏移量參數(shù)設(shè)定不當(dāng)（3）參考計數(shù)器容量參數(shù)設(shè)定不當(dāng)（4）位置環(huán)增益設(shè)定過大（5）編碼器或軸板不良任務(wù)6數(shù)控機床返回參考點故障3.6.7返回參考點常見故障案例故障1：機床返回參考點發(fā)生位置偏移(1)偏離參考點一個柵格距離(2)偏離參考點任意位置，即偏離一個隨機值(3)微小偏移故障2：機床在返回參考點時發(fā)出超程報警(1)無減速動作(2)返回參考點過程中有減速，以切斷速度移動(或改

變方向移動)到觸及限位開關(guān)而停機。(3)返回參考點過程有減速，且有返回參考點標記指

定的返回基準脈沖出現(xiàn)后的制動到零速時的過程，

但未到參考點就觸及限位開關(guān)而停機。謝謝！任務(wù)1FANUCΒI系列伺服單元的連接3.1.1數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)全閉環(huán)位置控制進給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖返回任務(wù)1FANUCΒI系列伺服單元的連接3.1.2FANUCβi系列伺服系統(tǒng)構(gòu)成FANUCβi系列伺服系統(tǒng)的構(gòu)成返回任務(wù)1FANUCΒI系列伺服單元的連接3.1.3FANUCβi系列伺服單元的連接FANUCβi系列伺服單元綜合連接圖返回任務(wù)2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定伺服設(shè)定畫面返回任務(wù)2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定電動機號設(shè)定（NO.2020）：返回任務(wù)2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定通過電動機每轉(zhuǎn)移動量和“柔性進給變比”的設(shè)定，確定機床的檢測單位。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)：

外部脈沖當(dāng)量分子(N)=

外部脈沖當(dāng)量分母(M)

電機每轉(zhuǎn)-圈機床移動距離或角度所對應(yīng)的內(nèi)部脈沖當(dāng)量1000000例1:某數(shù)控車床的X軸伺服電動機與進給絲杠直連,絲杠的螺距為6mm,伺服電動機為αc6/2000.N/M=6000/1000000=3/500例2:某數(shù)控銑床X、Y軸伺服電動機與進給絲杠采用1:2齒輪比連接,進給絲杠的螺距為10mm,伺服電動機為αc12/2000.

N/M=10000×0.5/1000000=1/200下一頁任務(wù)2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定全閉環(huán)伺服系統(tǒng)：

N/M=(伺服電動機一轉(zhuǎn)所需的位置反饋脈沖數(shù)/電動機一轉(zhuǎn)分離型檢測裝置位置反饋的脈沖數(shù))的約分數(shù)例1:某數(shù)控車床的Z軸伺服電動機與進給絲杠采用1:1齒輪且通過同步齒形帶連接,Z軸絲杠端安裝一個獨立位置編碼器作為Z軸的位置檢測信號,編碼器一轉(zhuǎn)發(fā)出2000脈沖,絲杠的螺距為6mm,伺服電動機為αc6/2000.

N/M=6000/2000×4=3/4例2:某數(shù)控銑床X、Y、Z軸伺服電動機與進給絲杠直連,X、Y、Z軸采用光柵尺作為位置檢測，光柵尺的檢測精度為0.5μm,進給絲杠的螺距為12mm,伺服電動機為α12/2000.

N/M=12000/(12000÷0.5)=1/2返回任務(wù)2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定柔性進給變比N/M常設(shè)定值返回任務(wù)2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定3.2.3進給伺服系統(tǒng)參數(shù)初始化設(shè)定步驟6.設(shè)定電機轉(zhuǎn)動方向：機床正方向移動方向設(shè)定返回任務(wù)2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定設(shè)定參考計數(shù)器的容量：使用柵格信號回參考點及使用無擋塊回參考點設(shè)定參數(shù)時，為了以電動機每轉(zhuǎn)為1次的比例生成柵格信號，需要設(shè)定參考計數(shù)器的容量（計數(shù)器的最大值=電動機轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)）。根據(jù)參考計數(shù)器的容量，每隔該容量脈沖數(shù)溢出產(chǎn)生一個柵格脈沖，柵格（電氣柵格）脈沖與光電編碼器中一轉(zhuǎn)信號（物理柵格）通過NO.1850參數(shù)偏移后，作為回零的基準柵格，調(diào)試時默認為3000。

參考計數(shù)器=電動機每轉(zhuǎn)一圈所需的位置脈沖或其整數(shù)分之一（電動機的一轉(zhuǎn)脈沖）所以：

參考計數(shù)器＝柵格間隔/檢測單位

柵格間隔＝脈沖編碼器1轉(zhuǎn)的移動量返回任務(wù)3進給伺服系統(tǒng)