FANUC数控系统在布线专机的应用

FANUC数控系统在布线专机的应用
王慧君
【摘要】各行各业都需求高效率高精度的加工,数控技术也不应仅限于机械行业,布线专机正是用数控系统控制机器在铸塑成型的聚乙烯管内布线;介绍了布线专机的
设计思路,FANUC数控系统的应用,包括β系列伺服应用、主要参数调整和梯图调整,以及FANUC系统的具体操作;近两年的实际应用表明,该布线专机操作方便、加工效率高、布线均匀、运行可靠,已广泛应用于燃气输送、给水、排污、农业灌溉、油田、矿山、化工及邮电通信等行业.
【期刊名称】《科技创新与生产力》
【年(卷),期】2017(000)007
【总页数】3页(P93-95)
【关键词】数控机床;FANUC系统;Cs轮廓控制;布线专机
【作者】王慧君
【作者单位】太原第一机床厂技术中心, 山西太原 030012
【正文语种】中文
【中图分类】TG659
数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础，直接影响着一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。

数控机床是现代工业制造的必备设备，也是必需设备之一，数控机床的使用在一定程度上可以促进工业生产，提高工作效率，因而得到了各领域的广泛关注[1]。

机械布线工艺不同于传统的机械切削工艺，该工艺是在铸塑成型的聚乙烯管内进行布线。

但布线加工程序如同金属加工，也是将机床Z轴和主轴C轴进行插补，由专用刀具将铜线置入管内，再采用电熔连接法将数控机床布好的铜线通电熔融。

采用机械布线工艺加工的管件之间连接紧密可靠，耐腐蚀、不泄露，因而被广泛应用于燃气输送、给水、排污、农业灌溉、油田、矿山、化工及邮电通信等领域。

若要实现机械布线工艺，就需要有合适的机床，为此笔者设计了专用布线机床。

该机床采用数控车床作为主体，在滑板上安装有专用刀夹座，专用刀夹座可以安装车外圆及端面的刀具，也可以安装穿线的专用刀具；该机床的电气控制系统选用FANUC Oi Mate-TD数控系统。

布线专机可将模拟主轴随时切换成C轴，由1∶1的位置编码器实现位置反馈，能和X，Z轴进行插补，实现机床布线动作。

2.1 β系列伺服应用
SVPM2-15i（电源单元+βiSVSP 40/40-15）将电源、主轴伺服及X轴、Z轴驱动基于一体，连接简单，安装方便，性价比卓越，能够充分满足布线专机进给轴和主轴所需的性能和功能要求[2]。

2.2 主要参数调整
参数设定不合理或不正确将直接影响系统功能的实现和性能的发挥，因此设置参数时需要反复试验，以达到最佳效果。

布线专机C轴的主要参数调整如下[3]。

#4135：C轴的偏置。

从主轴端看，逆时针方向为正，布线时一般将出线孔的位置定为零点。

#4021：Cs轮廓主轴最高转速。

#4074：Cs轮廓控制时/伺服方式时的参考点返回速度。

#4056～#4059：主轴与电机的齿数比。

#1622：各轴的加减速时间，设置必须一致，否则会导致插补不准。

#1825：各轴的伺服环路增益。

2.3 梯图调整
梯形图编程环境的实现降低了PLC（可编程逻辑控制器）的编程门槛，使各机床厂的工程技术人员自行设计PLC程序成为可能，有力地促进了FANUC数控系统
在更大范围的推广与应用。

FANUC Oi Mate-TD数控系统还支持PLC程序在线修改，使工程技术人员可以在机器上随时修改验证程序问题。

不同于单一的模拟主轴，笔者对程序作了调整，例如，主轴轮廓控制状态下不能使用速度指令旋转主轴，程序示例见图1。

Cs轴坐标系建立请求信号，程序示例见图2。

Cs轮廓切换，程序
示例见图3。

1）主轴Cs轮廓与转速控制。

Cs轮廓控制是在串行主轴上组合专用的检测器，通过主轴电机进行定位的一种功能，与主轴定位相比其精度更高，同时还可以与其他伺服轴进行插补。

对串行主轴的主轴速度进行控制称为旋转控制（通过速度指令
来使主轴旋转），对串行主轴的位置进行控制称为主轴轮廓控制（通过移动指令
来使主轴旋转），对该主轴进行轮廓控制的功能就是Cs轮廓控制功能。

Cs轮廓
控制轴的手动以及自动运行在Cs轮廓控制方式中与通常的伺服轴相同。

进入Cs
轮廓前，应先输入指令M22将Cs轮廓打开，之后才可实现C轴的分度控制，否
则系统会报警（P0197警报：主轴转速控制方式指令了C轴控制）；同样完成C 轴分度功能后，需输入指令M23将Cs轮廓关闭，再进行主轴转速控制，否则也
会报警（#1011警报：Cs轮廓不能使用速度指令旋转主轴）。

2）C轴回零。

上电后在MDI方式或自动方式执行C轴回零，程序为
M22；
G28 C0；
M23；
如果在自动加工前未执行回零动作，当加工程序执行至C轴指令时，系统也会发
出报警（P0224警报：回零未结束）。

该程序也不可编入零件的加工程序中，回
零动作每次上电执行一次即可，加工过程中执行程序C0，主轴转0~2圈即可找到零点。

3）进给轴与C轴插补中F值的计算。

按默认G98编程，F值的计算公式为
式中：F为进给量，°/min；N为布线圈数，°；H为程序中Z轴移动量，mm；W 为布线宽度，mm/r；R为主轴转速，r/min（根据零件大小选择）。

根据图纸要求（见图4-a），布线总长24 mm，线间宽度2 mm，主轴转速选用150 r，编制加工程序[4]为
布线完成后观察实物（见图4-b），布线均匀细致，完全满足工艺要求。

如要将FANUC数控系统应用得更好，功能发挥到最佳，还需要在使用过程中不断完善改进，为此在积极走访用户的基础上作了一些调整，如对主轴侧全闭环控制的1∶1高精度编码器的安装进行了调整。

布线专机已经应用两年，用户一致认为该机床操作方便、加工效率高、布线均匀、运行可靠。

【相关文献】
[1]唐克岩.我国数控机床产业发展现状与展望[J].机床与液压,2012(5)：145-147.
[2]日本FANUC公司.FANUC Series 0i-MODEL D连接说明书(功能篇)：B-64303 CM-1/01[S].山梨：日本FANUC公司,2013.
[3]日本FANUC公司.FANUC Series 0i-MODEL D参数说明书：B-6430 3CM/01[S].山梨：日本FANUC公司,2013.
[4]日本FANUC公司.FANUC Series 0i-MODEL D PMC编程说明书：B-64303 CM/01[S].山梨：日本FANUC公司,2013.。