FANUC 0iD主軸控制原理及在機床維修中的應用

楚雪平　李鵬鵬

摘 要：該文深入、詳細地分析了FANUC 0iD主軸轉向與轉速的控制原理，闡述了FANUC 0iD的主軸轉向由PMC進行控制，轉速主要由CNC進行控制。并且結合實例，說明了主軸轉向控制原理在數控機床主軸故障維修中的應用，為數控機床主軸故障的維修提供了一種切實、有效的方法。

關鍵詞：FANUC 0iD 主軸轉向控制 主軸轉速控制 故障維修

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（c）-00-01

1 FANUC 0iD主軸控制原理

FANUC 0iD主軸轉向控制原理：主軸轉向控制包括轉向、啟動與停止，通過執(zhí)行M指令或手動實現。

（1）M指令轉向控制原理。以M03指令為例，分析M指令轉向控制原理。數控系統(tǒng)讀入M指令，CNC以二進制形式把“03”輸入到PMC首地址為F10的代碼寄存器中；然后經過M代碼延時時間（由系統(tǒng)參數設定）后發(fā)出M指令選通信號MF，通知PMC輸入的是M代碼且已輸入完畢，PMC進行M指令譯碼，識別出正轉信號；PMC處理后將串行主軸正轉信號SFRA輸入CNC，通過CNC的串行數字主軸接口向主軸放大器發(fā)出串行主軸正轉命令，若正轉條件滿足，則主軸開始正轉；當串行數字主軸放大器檢測到主軸編碼器反饋的轉速已經達到指定的實際轉速時，通過CNC的串行數字主軸接口向PMC輸入主軸速度到達信號SARA，PMC處理后向CNC輸入結束信號；CNC延時后先切斷MF信號，再切斷FIN信號，不再向PMC輸入M代碼，M指令執(zhí)行結束，CNC將執(zhí)行下一條指令。

（2）FANUC 0iD主軸轉速控制原理。FANUC 0iD主軸電機的控制接口備有串行輸出和模擬輸出，可以通過特定參數的設置進行選擇。在串行主軸輸出有效的情況下，CNC具有的主軸控制發(fā)揮作用，則S指令的執(zhí)行主要由CNC控制來實現。而在模擬主軸輸出有效的情況下，則只可以使用主軸轉速指令控制和基于PMC的主軸速度指令控制。如圖1所示為串行主軸S指令控制原理圖。

如圖1所示，第1次執(zhí)行數控加工程序中的S指令時，CNC以二進制代碼形式把S代碼信號輸出到PMC特定的代碼寄存器F22～F25中，第1次之后，CNC再執(zhí)行S指令將不再發(fā)出S指令選通信號SF；然后經過S代碼延時時間TMF（由系統(tǒng)參數設定）后，發(fā)出S指令選通（讀入S指令）信號SF到PMC；當PMC接收到SF信號為1時，向CNC輸入結束信號FIN，CNC接收到結束信號FIN后，經過結束延時時間TFIN（由系統(tǒng)參數設定）先切斷S指令選通信號SF，再切斷結束信號FIN，S指令就執(zhí)行結束，CNC將讀取下一條指令繼續(xù)執(zhí)行。同時，CNC根據S代碼后的數值和PMC輸入的主軸倍率，計算出實際指定的主軸轉速值；CNC將實際指定的主軸轉速值以12位二進制代碼形式，通過12位實際指定轉速輸出信號輸出到PMC中；CNC將實際指定的主軸轉速值通過CNC串行主軸接口向主軸放大器發(fā)出串行主軸轉速命令。

由圖1可知，PMC在S指令執(zhí)行中的主要作用是實現S指令結束控制和倍率控制。當執(zhí)行“S600；”這樣的程序段時，CNC不能實現程序結束控制，若不借助PMC，CNC無法判斷該指令是否執(zhí)行結束。當執(zhí)行“M03S600；”這樣的程序段時，由于M指令的執(zhí)行能向CNC輸入結束信號FIN，所以S指令完全由CNC執(zhí)行，不需借助于PMC。

2 利用FANUC 0iD主軸控制原理進行數控機床維修的實例

例1 某FANUC 0iD三軸加工中心，在手動連續(xù)進給方式下，按下機床面板上“正轉”按鈕時，主軸不轉，無任何報警信息。

故障分析與維修：觀察到伺服放大器的主軸狀態(tài)顯示接口顯示為“00”，說明已經有轉向信號，再進入PMC信號監(jiān)控畫面，觀察到12位實際指定轉速輸出信號為“0”，所以故障的原因是沒有輸入轉速信號。主軸S代碼信號在接著指令S代碼之前能被保存下來，又由于手動操作時不能輸入轉速指令，所以開機后，手動操作使主軸轉動之前先執(zhí)行一次S指令。此故障即可排除。

例2 某FANUC 0iD三軸加工中心，在自動方式下，執(zhí)行“M03S600；”程序段時，主軸不轉，無任何報警信息。

FANUC 0iD主軸控制必須同時滿足系統(tǒng)準備就緒、串行主軸無報警、主軸上刀具處于夾緊和不執(zhí)行主軸停止指令等條件。觀察到伺服放大器的主軸狀態(tài)顯示接口顯示為“--”，說明用于控制轉動的條件不滿足。本例中，執(zhí)行“M03S600；”的程序段，根據主軸轉速控制原理，S指令完全由CNC執(zhí)行，M指令需借助PMC完成譯碼、轉向控制以及M指令執(zhí)行結束控制，所以，進入PMC動態(tài)監(jiān)控畫面查看M指令執(zhí)行部分PMC程序，并查看相關信號的狀態(tài)，發(fā)現主軸刀具加緊狀態(tài)輸入信號狀態(tài)有誤，然后檢查機床刀具夾緊情況，發(fā)現刀具松動。將刀具夾緊后，再次執(zhí)行該程序段，實現了主軸的轉動。

3 結語

轉向控制和轉速控制是主軸控制的重要內容，FANUC 0iD的主軸轉向控制主要由PMC完成，轉速控制主要由CNC完成。主軸不能轉動故障的根本原因是轉速信號或轉向信號不正常。當出現此類故障時，首先應該查看有無主軸報警，然后查看主軸轉動相關的控制信號狀態(tài)是否正常，最后再考慮主軸驅動硬件連接、機械傳動部分等是否正常。充分利用FANUC 0iD主軸轉向和轉速的PMC控制原理進行主軸故障的維修，是一種快速、有效的方法。

參考文獻

[1] 曹智軍，肖龍.數控PMC編程與調試[M].北京：清華大學出版社，2010.