刚性攻丝
FANUC系统刚性攻丝功能详解
FANUC系统刚性攻丝功能详解首先，刚性攻丝功能是指机器人在进行攻丝操作时，能够保持稳定的力和位置控制。
这意味着机器人可以根据既定的程序在工件表面上产生高质量的螺纹。
这种功能对于需要精确控制螺纹深度、螺距和螺纹形状的应用非常重要。
刚性攻丝功能的实现主要依赖于FANUC系统的硬件和软件设计。
FANUC系统使用高性能的力传感器和位置传感器来实时监测机器人与工件之间的力和位置信息。
这些传感器能够提供高分辨率和高精度的测量结果，从而保证机器人的稳定性和准确性。
在软件方面，FANUC系统提供了一套完整的攻丝控制算法。
这些算法对机器人的运动进行实时的力和位置调整，以实现精确的攻丝操作。
例如，在攻丝过程中，系统可以根据传感器信息实时调整机器人的速度和力度，以适应工件表面的不均匀性和材料特性。
此外，FANUC系统还提供了丰富的控制参数和设置选项，以满足不同应用的需求。
用户可以根据具体的攻丝要求进行调整，包括螺纹深度、起刀点位置、进给速度等等。
这些参数的灵活调整使得FANUC系统能够适应各种不同的攻丝操作，从而提高生产效率和质量。
最后，FANUC系统的刚性攻丝功能还具备一定的智能化特性。
系统可以通过学习和优化算法，自动适应不同材料和工件的攻丝过程。
它能够根据历史数据分析出最佳的攻丝参数和路径，从而提高攻丝的效率和质量。
总结起来，FANUC系统的刚性攻丝功能通过高性能的传感器、智能化的控制算法以及灵活的参数调整，实现了高质量和高效率的攻丝操作。
这种功能对于提高机器人的应用范围和工作效果具有重要意义，为用户创造了更多的机会和价值。
FANUC设定参数实现刚性攻丝
FANUC设定参数实现刚性攻丝(大连机床集团有限责任公司黄贤鸿)1 两种攻丝方式的比较以前的加工中心为了攻丝, 一般都是根据所选用的丝锥和工艺要求, 在加工程序中编入一个主轴转速和正/ 反转指令, 然后再编人G84 ／G74 固定循环, 在固定循环中给出有关的数据, 其中Z 轴的进给速度是根据F=丝锥螺距×主轴转速得出, 这样才能加工出需要的螺孔来。
虽然从表面上看主轴转速与进给速度是根据螺距配合运行的, 但是主轴的转动角度是不受控的, 而且主轴的角度位置与Z 轴的进给没有任何同步关系, 仅仅依靠恒定的主轴转速与进给速度的配合是不够的。
主轴的转速在攻丝的过程中需要经历一个停止－正转－停止－反转－停止的过程, 主轴要加速－制动－加速－制动, 再加上在切削过程中由于工件材质的不均匀, 主轴负载波动都会使主轴速度不可能恒定不变。
对于进给Z 轴, 它的进给速度和主轴也是相似的, 速度不会恒定, 所以两者不可能配合得天衣无缝。
这也就是当采用这种方式攻丝时, 必须配用带有弹簧伸缩装置的夹头, 用它来补偿Z 轴进给与主轴转角运动产生的螺距误差。
如果我们仔细观察上述攻丝过程, 就会明显地看到, 当攻丝到底,Z 轴停止了而主轴没有立即停住(惯量), 攻丝弹簧夹头被压缩一段距离, 而当Z 轴反向进给时, 主轴正在加速, 弹簧夹头被拉伸, 这种补偿弥补了控制方式不足造成的缺陷, 完成了攻丝的加工。
对于精度要求不高的螺纹孔用这种方法加工尚可以满足要求, 但对于螺纹精度要求较高,6H 或以上的螺纹以及被加工件的材质较软(铜或铝) 时, 螺纹精度将不能得到保证。
还有一点要注意的是, 当攻丝时主轴转速越高,Z 轴进给与螺距累积量之间的误差就越大, 弹簧夹头的伸缩范围也必须足够大, 由于夹头机械结构的限制, 用这种方式攻丝时, 主轴转速只能限制在600r/min 以下。
刚性攻丝就是针对上述方式的不足而提出的, 它在主轴上加装了位置编码器, 把主轴旋转的角度位置反馈给技控系统形成位置闭环, 同时与Z 轴进给建立同步关系, 这样就严格保证了主轴旋转角度和Z 轴进给尺寸的线生比例关系。
刚性攻丝
5203#2
刚性攻丝时，前馈有效
1
5203#4
刚性攻丝时，进给倍率和倍率取消无效
0
5210
刚性攻丝方式指令M代码
29
5211
刚性攻丝拉拔倍率
200
5213
深孔攻丝循环的返回量
0
5241
刚性攻丝主轴最高转速（第1齿轮）
800
5242
刚性攻丝主轴最高转速（第2齿轮）
3000
5243
刚性攻丝主轴最高转速（第3齿轮）
2000
5200#0
G84/G74前，指定刚性攻丝方式指令的M代码的方式（参数5210）
0
5200#2
用G80、复位等解除刚性攻丝状态要等待G61.0变为0
0
5200#3
刚性攻丝齿轮换挡不使用主轴电机速度选择信号G32~33
0
5200#4
刚性攻丝拉拔倍率（参数5211）有效
1
5200#5
刚性攻丝作为高速深孔攻丝循环
0
5200#6
刚性攻丝时，进给保持，单段无效
0
5201#2
刚性攻丝时，攻入和拉拔使用相同切削时间常数（参数5261~5264）
0
5201#3
刚性攻丝拉拔倍率（参数5211）单位为1%
0
5201#4
通过程序指定拉拔时的主轴转速，拉拔时使倍率有效
0
5202#0
刚性攻丝启动时进行主轴定向
1
5202#4
刚性攻丝的I点向R点移动中，R点到位宽度由参数5300指定
5300
刚性攻丝中攻丝轴的到位宽度
20
5301
刚性攻丝中主轴的到位宽度
20
5310
刚性攻丝
两种攻丝方式的比较以前的加工中心为了攻丝,一般都是根据所选用的丝锥和工艺要求,在加工程序中编入一个主轴转速和正/反转指令,然后再编人G84/G74固定循环,在固定循环中给出有关的数据,其中Z轴的进给速度是根据F=丝锥螺距×主轴转速得出,这样才能加工出需要的螺孔来。
虽然从表面上看主轴转速与进给速度是根据螺距配合运行的,但是主轴的转动角度是不受控的,而且主轴的角度位置与Z轴的进给没有任何同步关系,仅仅依靠恒定的主轴转速与进给速度的配合是不够的。
主轴的转速在攻丝的过程中需要经历一个停止－正转－停止－反转－停止的过程,主轴要加速－制动－加速－制动,再加上在切削过程中由于工件材质的不均匀,主轴负载波动都会使主轴速度不可能恒定不变。
对于进给Z轴,它的进给速度和主轴也是相似的,速度不会恒定,所以两者不可能配合得天衣无缝。
这也就是当采用这种方式攻丝时,必须配用带有弹簧伸缩装置的夹头,用它来补偿Z轴进给与主轴转角运动产生的螺距误差。
如果我们仔细观察上述攻丝过程,就会明显地看到,当攻丝到底,Z轴停止了而主轴没有立即停住(惯量),攻丝弹簧夹头被压缩一段距离,而当Z轴反向进给时,主轴正在加速,弹簧夹头被拉伸,这种补偿弥补了控制方式不足造成的缺陷,完成了攻丝的加工。
对于精度要求不高的螺纹孔用这种方法加工尚可以满足要求,但对于螺纹精度要求较高,6H或以上的螺纹以及被加工件的材质较软(铜或铝)时,螺纹精度将不能得到保证。
还有一点要注意的是,当攻丝时主轴转速越高,Z轴进给与螺距累积量之间的误差就越大,弹簧夹头的伸缩范围也必须足够大,由于夹头机械结构的限制,用这种方式攻丝时,主轴转速只能限制在600r/min以下。
刚性攻丝就是针对上述方式的不足而提出的,它在主轴上加装了位置编码器,把主轴旋转的角度位置反馈给技控系统形成位置闭环,同时与Z轴进给建立同步关系,这样就严格保证了主轴旋转角度和Z轴进给尺寸的线生比例关系。
因为有了这种同步关系,即使由于惯量、加减速时间常数不同、负载波动而造成的主轴转动的角度或Z轴移动的位置变化也不影响加工精度,因为主轴转角与Z轴进给是同步的,在攻丝中不论任何一方受干扰发生变化,则另一方也会相应变化,并永远维持线性比例关系。
刚性攻丝
4) 在M29指令和固定循环的G指令之间不能有S指令或任何坐标运动指令。
5) 不能在攻丝循环模态下指令M29。
6) 不能在取消刚性攻丝模态后的第一个程序段中执行S指令。
7) 不要在试运行状态下执行刚性攻丝指令。
1
刚性攻丝指令（M29）
指令M29Sx x x x；机床进入刚性攻丝模态，在刚性攻丝模态下，Z轴的进给和主轴的转速。M29指令的具体使用方法可参见“8.1.14 刚性攻丝方式”的说明。
8.1.14 刚性攻丝方式
在攻丝循环G84或反攻丝循环G74的前一程序段指令M29Sx x x x；则机床进入刚性攻丝模态。NC执行到该指令时，主轴停止，然后主轴正转指示灯亮，表示进入刚性攻丝模态，其后的G74或G84循环被称为刚性攻丝循环，由于刚性攻丝循环中，主轴转速和Z轴的进给严格成比例同步，因此可以使用刚性夹持的丝锥进行螺纹孔的加工，并且还可以提高螺纹孔的加工速度，提高加工效率。
使用G80和01组G代码都可以解除刚性攻丝模态，另外复位操作也可以解除刚性攻丝模态。
使用刚性攻丝循环需注意以下事项：
1) G74或G84中指令的F值与M29程序段中指令的S值的比值（F/S）即为螺纹孔的螺距值。
2) Sx x x x必须小于0617号参数指定的值，否则执行固定循环指令时出现编程报警。
FANUC OI 刚性攻丝参数
刚性攻丝的参数ＮＯ．４００２Ｐ０００００００１（不带外装编码器）ＮＯ．４００２Ｐ００００００１０（带外装编码器）ＮＯ．４０４４Ｐ３０ＮＯ．４０４５Ｐ２０ＮＯ．４０５２Ｐ６０ＮＯ．４０６５Ｐ３０００ＮＯ．５２０２Ｐ０００００００１ＮＯ．５２０４Ｐ０００００００１ＮＯ．５２１１Ｐ１０ＮＯ．５２１４Ｐ２００００(可适当放大)ＮＯ．５２４１．Ｐ１０００（刚性攻丝时主轴的最高转速,根据具体情况,可以进行调整）ＮＯ．５２４２．Ｐ１０００ＮＯ．５２４３．Ｐ１０００ＮＯ．５２４４．Ｐ１０００ＮＯ．５２６１．Ｐ１０００(主轴和攻丝轴的直线加减速时间常数, 根据具体情况,可以进行调整）ＮＯ．５２６２．Ｐ１０００ＮＯ．５２６３．Ｐ１０００ＮＯ．５２７１．Ｐ１０００(回退时主轴和攻丝轴的直线加减速时间常数, 根2005年5月据具体情况,可以进行调整）ＮＯ．５２７２．Ｐ１０００ＮＯ．５２７３．Ｐ１０００ＮＯ．５２８０．Ｐ３０００(刚性攻丝时主轴和攻丝轴的位置控制回路增益, 根据具体情况, 可以进行调整）ＮＯ．５２８１．Ｐ０ＮＯ．５２８２．Ｐ０ＮＯ．５２８３．Ｐ０ＮＯ．５２９１．Ｐ２０００(刚性攻丝时主轴回路增益系数, 根据具体情况, 可以进行调整）ＮＯ．５３００．Ｐ５０ＮＯ．５３０１．Ｐ５０ＮＯ．５３１０．Ｐ１００００(可适当放大)ＮＯ．５３１１．Ｐ１００００(可适当放大)ＮＯ．５３１２．Ｐ３００ＮＯ．５３１３．Ｐ３００ＮＯ．５３１４．Ｐ５０００(可适当放大)ＮＯ．５３２１．Ｐ１０试验程序：夞2005年5月。
FANUC+设定参数实现刚性攻丝.pdf
设定参数实现刚性攻丝(大连机床集团有限责任公司 黄贤鸿)1两种攻丝方式的比较以前的加工中心为了攻丝,一般都是根据所选用的丝锥和工艺要求,在加工程序中编入一个主轴转速和正/反转指令,然后再编人G84／G74固定循环,在固定循环中给出有关的数据,其中Z轴的进给速度是根据F=丝锥螺距×主轴转速得出,这样才能加工出需要的螺孔来。
虽然从表面上看主轴转速与进给速度是根据螺距配合运行的,但是主轴的转动角度是不受控的,而且主轴的角度位置与Z轴的进给没有任何同步关系,仅仅依靠恒定的主轴转速与进给速度的配合是不够的。
主轴的转速在攻丝的过程中需要经历一个停止－正转－停止－反转－停止的过程,主轴要加速－制动－加速－制动,再加上在切削过程中由于工件材质的不均匀,主轴负载波动都会使主轴速度不可能恒定不变。
对于进给Z轴,它的进给速度和主轴也是相似的,速度不会恒定,所以两者不可能配合得天衣无缝。
这也就是当采用这种方式攻丝时,必须配用带有弹簧伸缩装置的夹头,用它来补偿Z轴进给与主轴转角运动产生的螺距误差。
如果我们仔细观察上述攻丝过程,就会明显地看到,当攻丝到底,Z轴停止了而主轴没有立即停住(惯量),攻丝弹簧夹头被压缩一段距离,而当Z轴反向进给时,主轴正在加速,弹簧夹头被拉伸,这种补偿弥补了控制方式不足造成的缺陷,完成了攻丝的加工。
对于精度要求不高的螺纹孔用这种方法加工尚可以满足要求,但对于螺纹精度要求较高,6H或以上的螺纹以及被加工件的材质较软(铜或铝)时,螺纹精度将不能得到保证。
还有一点要注意的是,当攻丝时主轴转速越高,Z轴进给与螺距累积量之间的误差就越大,弹簧夹头的伸缩范围也必须足够大,由于夹头机械结构的限制,用这种方式攻丝时,主轴转速只能限制在600r/min以下。
刚性攻丝就是针对上述方式的不足而提出的,它在主轴上加装了位置编码器,把主轴旋转的角度位置反馈给技控系统形成位置闭环,同时与Z轴进给建立同步关系,这样就严格保证了主轴旋转角度和Z轴进给尺寸的线生比例关系。
FANUC系统刚性攻丝问题
（图一）刚性攻丝的实验参数，S=800，F=800，传动比为4：1。
SVGuide选择“XTYT”观测页面，主轴选择“SPEED”观测项目，攻丝轴选择“SYNC”观测项目，采样时间1ms，采样数据点8000~10000该图的左面有个小的凸台，这其实是主轴从速度环变为位置环时，主轴先执行了回零动作。
可以通过NO5202#0=0关闭这个回零的动作。
这个图形表明刚性攻丝的性能仍然不行，因为主轴转速没有达到指令转速，当S=800时，主轴电机转速应该是3200，很显然，图形的红色曲线表明主轴电机的转速大约2500左右，表明电机仍然在加速过程中。
需要减小加减速时间常数NO5241~5244，原值为2400ms，改为800ms后，得到（图二）的曲线。
（图二）该图形表明，已经取消了主轴回零这个动作，并且在刚性攻丝过程中，主轴电机转速已经达到3200RPM，主轴以S=800旋转，同时，主轴和攻丝轴Z轴的同步误差小于50个同步脉冲。
（图三）这是在机床高速档进行的刚性攻丝实验，主轴指令转速1500RPM，高速档传动比1：1，很显然主轴电机没有达到指令转速，修改加减速时间后，同步误差脉冲猛增（该图未保留），所以该机床高速档不宜进行刚性攻丝。
（图4）加大了主轴速度环比例增益NO4044，NO4045，以及积分增益4052，NO4053后，它们的初始化值为10，现在改为15，同步误差脉冲有降低。
一点补充，NO5280为攻丝轴Z轴的位置环增益，当NO5280的值不为零时，NO5281~5284无效，此时N05280要和主轴各档的位置环增益相同，即NO4065~4068每个值相等，与NO5280的值相同。
当NO5280为零时，NO5281~5284的值生效，并与NO4065~4068的值对应相等。
提高NO5280~5281以及NO4065~4068的值，可以提高刚性攻丝的精度。
在诊断参数DGN452的值不为零时，需要检查NO5280，NO5281~NO5284的值是否与NO4065~NO4068相等或者对应相等。
攻丝夹头分类和简介
柔性攻丝系统正是通过弹簧夹头的伸缩补偿主轴转速与进给运动产生的螺距误差，完成了攻丝过程，而且主轴转速越高，这种累积的误差也就越大，弹簧夹头的伸缩范围也会越大。
“刚性攻丝”又称“同步攻丝”，为将主轴旋转与Z轴进给同步化，以匹配特定的螺纹螺距。
理论上，攻螺纹时，当主轴转一转，Z轴的进给总量应该等于丝锥的螺距。
“柔性攻丝”也称”浮动攻丝”，就是主轴转速与进给没有严格的同步成比例的关系，主轴的转速和Z轴的进给是独立控制。
柔性攻丝刀柄有调整间隙的功能，一般为沿轴线有弹性收缩功能的弹簧夹头。
相比柔性攻丝，刚性攻丝能够获得更高的切削速度，切削效率高。
同时，加工完的螺纹能够获得更高精度和更好的质量。
理论上，攻螺纹时，当主轴转一转，Z轴的进给总量应该等于丝锥的螺距。
但是由于机床与工艺的原因，主轴电机要经历一个加速—制动—加速的过程，另外由于加工工件材料不均匀、加减速时间设定不同、主轴进给轴漂移、机械连接松动等原因，都会产生一定的误差。
使进给量无法确定。
但如果我们仔细观察就会发现，当攻丝到底时，进给轴虽然停止了。
主轴由于存在转动惯量却不会立即停止。
弹簧夹头被压缩一段距离，而当进给轴反向移动时，主轴正处在停止或反向加速的状态，弹簧夹头又被拉伸一段距离。
柔性攻丝夹头的型号分为刚性攻丝夹头，柔性攻丝夹头，刚性攻丝夹头分为TC820扭力夹头范围是m5-m30、J4016攻丝夹头范围是m5-m16、J4016攻丝夹头范围是m5-m12，GT12刚性夹头链接部位直径19mm攻丝范围是m3-m16，GT24刚性夹头链接部位直径30mm攻丝范围是m3-m30，GT42刚性夹头链接部位直径45mm攻丝范围是m24-m4柔性攻丝夹头分为GT12扭力夹头链接部位直径19mm攻丝范围是m3-m16，GT24扭力夹头链接部位直径30mm攻丝范围是m3-m30，GT42扭力夹头链接部位直径45mm攻丝范围是m24-m48.。
4-7-1Servo Guide 刚性攻丝详细解释
2）调整位置增益： 发现攻丝时主轴和 Z 轴的公共位置环增益 5280 和主轴位置环增益 4065-4068 不一 致，此两个增益一定要一致。从原理上说位置增益越大越好，但是调整到 5000 时， 攻丝时主轴出现异常响声，太小了同步误差较大，最后调整到 1000 时改善较明显， 再调整也没有多大改善，如下图：
参数模块 刚性攻丝
定义： 众所周知，传统的攻丝固定循环是利用程序指令控制主轴转向和速度，给定攻丝轴轴 向深度，装在主轴上的主轴编码器实时采集主轴转速，送入数控系统，由数控系统实 时计算刀具每分钟进给速率 F。由此我们可以看出传统的攻丝固定循环，主轴运行在 速度控制方式之下。由于控制方式的局限性，实时主轴速度受切削抗力变化的瞬间影 响，很难保证主轴旋转与进给轴的移动严格同步，容易使直径小的丝锥断掉。为克服 此缺陷通常采用浮动丝锥工装，但其自身浮动特点造成螺纹加工效率低，且精度不易 保证。 为了克服弹性攻丝的以上弊端，数控系统厂家开发出刚性攻丝功能。在刚性攻丝时， 主轴旋转 1 转所对应钻孔轴的进给量必须和攻丝的螺距相等，即必须满足如下的条 件：
2、调整目标： DGN453=1 DGN450＜200,当然越小越好。 3、调整过程（空运行，S=2000 转/分）： 1）调整前，攻丝只能在主轴 200 转以下正常，一上 200 转以上就乱牙，用户其它床 子用 SIEMENSE 系统的都在 1000 转以上正常攻丝，当时用 SERVO GUIDE 一联机发 现 Z 轴的同步误差过大，如下图：
M29 S3000 G××：G73～G89。 X...Y...：孔位置坐标。 Z...：孔底位置。 R...：R 点平面位置。 P...：停留时间。 F...：进给量。 K...：循环次数。
作用: 在刚性攻丝方式，主轴电机的控制方式与伺服电机相同，进入位置控制方式，
FANUC 刚性攻丝功能
CNC
主轴 位置编码器 齿轮或同步带 连接 1 :1 1 :2 1 :4 1 :8
位置反馈
名 称
图 号 提 出
版
01 年 9 月 10 日
设计
侯
长合
北京发那科机电有限公司
页
2) 使用内装 MZ 传感器的主轴电机(包括使用内装主轴电机的场合)
主轴 放大器 模块 (SPM) JY2 内装 MZ 传感器 主轴电机
设计
侯
长合
北京发那科机电有限公司
页
M29D R103.5 RGTAPM
SSTA F045.1
SFRA G070.5
SRVA G070.4
RGTCAN R120.1
RGTAPM R120.0
R120.0
RGTAPM R120.0 RGTAPM R120.0 RGTAPM R120.0 RTAP F076.3 RGTIN R121.2 RGTIN R121.2 RGENR R121.4 RST F001.1 SA RGTOFTM R121.1 SFRA G070.5 RGTAP G061.0 RGTONM R121.0 RGTOFTM R121.1 RGTIN R121.2 RGENR R121.4 RGEND R121.3 RGTCAN R120.1
TMRB SUB24
0001 300
TMRB SUB24 RGTAP G061.0 RGEND R121.3
0002 300
F000.6
ALMA F045.0 RGTCAN R120.1 M03R R100.3 SFRW R122.0 M04R R100.4 SRVW R122.1 M03R R100.3 M05R R100.5 RST F000.1 M29D R103.5 SRVW R122.1 M04R R100.4 M05R R100.5 RST F000.1 M29D R103.5 SFRW R122.0
刚性攻丝的调试
刚性攻丝的调试：
确认同步误差(DGN453小于10或servo guide 测定值在100 以内) 在合理范围内时
对于刚性攻丝，调整以下参数：
1、调整位置增益
参数No.4065~4068=5000，主轴位置增益；No.5280~5284=5000,攻丝轴位置增益。
主要影响精度。
必须两者始终保持一致，否则导致同步误差变大。
如果增益变大的话，会导致同步误差变大，加工用时越少。
2、攻丝时加减速时间常数
进刀时加减速时间常数：No.5261~5264 。
退刀时加减速时间常数：NO.5271-5274（5201#2=0时和进刀时一样）
5201：可设置进刀和拉拔用一样还是分别的时间常数。
#2=0：进刀和拉拔时都用5261-5264，
#2=1：进刀和拉拔时都用各自的时间常数，设为1时：
5261-5264：进刀
5271-5274：拉拔
相同条件下，攻丝时间常数越小，同步误差越大或电机异响，加工用时越少。
3、主轴前馈
先修改攻丝增益和攻丝时间常数，然后加攻丝前馈。
有时加上攻丝前馈之后诊断453仍比较大，可尝试减小一下先行前馈系数（4344和2092）
参数No.5203#2=1，刚性攻丝中使前馈有效，提高主轴位置控制的响应。
2005#1=1：使用前馈功能。
4344:9900 先行前馈系数，
(攻丝时前馈有效的情况下该值必须和攻丝轴 Z 轴前馈2092设定一致)；
2092：攻丝轴的前馈系数。
4037:50 速度环路前馈系数(攻丝前馈有效时该值必须和攻丝轴 Z 轴前馈2069设定一致)；2069：速度前馈系数。
5203：。
何为刚性攻丝
何为刚性攻丝?理论上，攻螺纹时，当主轴转一转，Z轴的进给总量应该等于丝锥的螺距。
即：P＝F/S式中P—丝锥的螺距，mmF—Z轴的送给量，mm/minS—主轴转速，r/min一般的攻螺纹功能，主轴的转速和Z 轴的进给是独立控制，因此上面的条件可能并不满足。
别在孔的底部，主轴和Z 轴的转速降低并停止，然后它们反转，而且转速增加，由于各自独立执行加、减速，因此上面的条件更可能不满足。
为此，通常由装在攻丝夹头内部的弹簧对送给量进行补偿以改善攻螺纹的精度。
如果控制主轴的旋转和Z 轴的进给总是同步，那么攻丝的精度就可以得到保证。
这种方法称为“刚性攻丝”。
这时主轴的运行从速度系统变成位置系统运行刚性攻丝也可以使用弹簧筒夹，如果在铝合金上攻10mm以下的螺纹，普通弹簧筒夹即可，如果是钢件、铸铁件，或是大尺寸最好用攻丝用弹簧筒夹刚性攻丝就是针对上述方式的不足而提出的, 它在主轴上加装了位置编码器, 把主轴旋转的角度位置反馈给技控系统形成位置闭环, 同时与Z 轴进给建立同步关系, 这样就严格保证了主轴旋转角度和Z 轴进给尺寸的线生比例关系。
因为有了这种同步关系, 即使由于惯量、加减速时间常数不同、负载波动而造成的主轴转动的角度或Z 轴移动的位置变化也不影响加工精度, 因为主轴转角与Z 轴进给是同步的, 在攻丝中不论任何一方受干扰发生变化, 则另一方也会相应变化, 并永远维持线性比例关系。
如果我们用刚性攻丝加工螺纹孔, 可以很清楚地看到, 当Z 轴攻丝到达位置时, 主轴转动与Z 轴进给是同时减速并同时停止的, 主轴反转与Z 轴反向进给同样保持一致。
正是有了同步关系, 丝锥夹头就用普通的钻夹头或更简单的专用夹头就可以了, 而且刚性攻丝时, 只要刀具(丝锥)强度允许, 主轴的转速能提高很多, 4 000r/min 的主轴速度已经不在话下。
加工效率提高 5 倍以上, 螺纹精度还得到保证, 目前已经成为加工中心不可缺少的一项主要功能。
刚性攻丝
刚性攻丝1. 概要在刚性攻丝时，主轴旋转一转所对应钻孔轴的进给量必须和攻丝的螺距相等，即必须满足如下的条件：P= F/S,P：攻丝的螺距(mm)F：攻丝轴的进给量(mm/min)S：主轴的速度(rpm)在普通的攻丝循环时G74/G84 (M 系列), G84/G88 (T 系列)，主轴的旋转和Z轴的进给量是分别控制的，主轴和进给轴的加/减速也是独立处理的，所以不能够严格地满足以上的条件，特别是攻丝到达孔的底部时，主轴和进给轴减速到停止，之后又加速反向旋转过程时，满足以上的条件将更加困难。
所以，一般情况下，攻丝是通过在刀套内安装柔性弹簧补偿进给轴的进给来改善攻丝的精度的。
而刚性攻丝循环时，主轴的旋转和进给轴的进给之间总是保持同步。
也就是说，在刚性攻丝时，主轴的旋转不仅要实现速度控制，而且要实行位置的控制。
主轴的旋转和攻丝轴的进给要实现直线插补，在孔底加工时的加/减速仍要满足以下的条件以提高刚性攻丝的精度。
P = F/S攻丝的螺距可以直接指定。
刚性攻丝可以通过以下的任何一种指令完成：_ M29 S _____ 刚性攻丝指令在G74/G84 (M series) 或G84/G88 (T series)之前指定_ M29 S _____ 刚性攻丝指令与攻丝指令G74/G84(M series) 或G84/G88 (T series) 在同一程序段_ G74/G84 (M series) 或G84/G88 (T series) 作为刚性攻丝指令(使用G74/G84(G84/G88)作为刚性攻丝指令，还是作为普通的攻丝指令可通过参数指定)G84X_Y_Z_R_P_F_K_；为标准攻丝循环指令G74X_Y_Z_R_P_F_K_；为反螺纹攻丝循环指令2. 系统的配置刚性攻丝功能是使用FANUC的串行主轴控制实现的，由于机床结构和所采用的主轴电机的不同，系统的配置也不尽相同，按照反馈的类型不同可分为如下几种结构。
刚性攻丝调试经验
关于刚性攻丝的一些调式经验从机床的硬件配置上看，有3种情况适合刚性攻丝。
1）主轴变速箱多档，并且配主轴位置编码器。
2）主轴与电机轴刚性直连，使用电机内部传感器（A B相及一转Z）3）主轴与电机通过同步皮带连接（使用电机内信号 A B Z）如果对罗纹要求高，最好配置主轴位置编码器。
因为它能直接的反应丝锥的位置和速度。
比如一些罗纹要求能曾受多少公斤的油压，不漏油。
通过同步皮带连接的攻丝方式效果最不理想，因其在传动中有或多或少的变形，最终丝锥动作不能完全时时跟随指令。
----所以这种方式一般用于罗纹要求不高的场合。
主轴与电机直接连接是比较经济又实用的方式。
在调试时实用SVGUIDE 软件，观察一个周期内的同步误差，尽量使其最大值在60P 以内。
其实调试时关键的参数就3个，；首先将攻丝轴的速度环增益，在不震荡的前提下尽量提高-----可观察攻丝轴的频率特性。
一般攻丝轴均为Z轴（参数2021#）。
提高主轴与攻丝轴的位置环增益（参数5280# 同时各档的增益4065#---4068#也要与5280#设置一致）。
其数值在3000-----5000均可。
刚性攻丝加/减数时间常数5261#----5264#也可加大，1000----3000MS 都可以，一般加大此值同步误差可立即减小。
刚性攻丝时主轴/攻丝轴的到位宽度均按标准设置5300# 5301#=20。
近期，调式了一汽解放攻丝车桥分公司的一台设备。
以前大丝锥时罗纹乱扣，并且刀柄经常在刚性攻丝回退时被从主轴中拽了下来，对机床的机械结构破坏严重。
通过调试，将Z轴的速度增益由178---210，将攻丝时加减速时间常数5261#由100----1000，将攻丝时的位置增益5280#由1000---3200。
比较调试前后的同步误差波形，同步误差的最大值由200P下降到6-8P。
试加工效果非常理想，得到用户的认可。
FANUC刚性攻丝参数调整
刚性攻丝参数调整将参数5204#0=1后，可看以下诊断参数：诊断450的值主轴位置偏差（以脉冲为单位）诊断451的值主轴运动脉冲数（以脉冲为单位）诊断452的值为主轴和攻丝轴的瞬时同步误差（以%为单位），正值表示主轴超前于攻丝轴，负值相反。
诊断453的值为主轴和攻丝轴的最大同步误差（以%为单位）调整要点：1.先观察以上的攻丝诊断参数的误差；2.主轴与攻丝轴的位置环回路增益（参数号5280，5281，5282，5283）影响螺纹精度。
5271，5272，5273，3.加减速时间常数（参数号5261，5262，5263为切入时的时间常数，参数号52715274为回退时的时间常数）。
4.回退时出错，可以适当调整回退时间常数。
5.在调整参数过程中应观察诊断参数452，453的值，一般453的值应小于10，就可以了。
6.在调节参数之前，一定要将原参数记下，以便不对时可以修改回去。
7.刚性攻丝时主轴最高转数不能超过1000转，因为机床主轴驱动器已经将此参数设好。
8.以下为XH714G机床攻丝参数。
5200#2→1(刚性攻丝信号RGTAP为0之前解除)5201#0→1（刚性攻丝进行平滑处理）5201#2→0（刚性攻丝的切削时间常数，进/退刀时使用同样的时间参数NO.5261--5264）5202#0→1(启动刚性攻丝时，执行主轴定向)5204#0→1（在诊断画面上显示主轴和攻丝轴的偏差值诊断NO.452--453）5214→200(刚性攻丝同步误差宽幅的设定)5241→1000刚性攻丝中的主轴最高转速（第1齿轮）5242→1000刚性攻丝中的主轴最高转速（第2齿轮）5243→1000刚性攻丝中的主轴最高转速（第3齿轮）5244→1000刚性攻丝中的主轴最高转速（第4齿轮）5261→600刚性攻丝中各齿轮的加/减速时间常数（第1齿轮）5262→600刚性攻丝中各齿轮的加/减速时间常数（第2齿轮）5263→600刚性攻丝中各齿轮的加/减速时间常数（第3齿轮）5264→600刚性攻丝中各齿轮的加/减速时间常数（第4齿轮）5280→1000刚性攻丝中主轴和攻丝轴的位置控制的环路增益5291→3150刚性攻丝中主轴的环路增益乘数（第1档）5292→3150刚性攻丝中主轴的环路增益乘数（第2档）5293→3150刚性攻丝中主轴的环路增益乘数（第3档）5294→3150刚性攻丝中主轴的环路增益乘数（第4档）5300→20刚性攻丝时攻丝轴的到位宽度5301→20刚性攻丝时主轴的到位宽度5310→8000刚性攻丝时攻丝轴移动时位置偏差的极限值5311→8000刚性攻丝时主轴移动时位置偏差的极限值3705#5→1（具有恒线速控制功能或参数NO.3706#4GTT设为1时，对于S代码不输出SF) 3706#4→1（主轴齿轮换档方式为T型）5313→1000刚性攻丝中主轴停止时位置偏差的极限值3742→1000刚性攻丝中移动轴停止时位置偏差的极限值。
刚性攻丝参数设置
刚性攻丝参数设置1.与主轴相关参数4000#0=0 主轴与电机的旋转方向一致4001#4=0 主轴传感器安装方向与主轴旋转方向一致、4002#3，2，1，0=0，0，1，0 在主轴传感器上用位置编码器4003#7，6，5，4=0，0，0，0，主轴传感器的齿轮比设定1：12. 刚性攻丝参数5101.6=1 攻丝到孔底时输出在反转5112=3 攻丝时主轴正转的M代码5113=3 攻丝时主轴反转的M代码5200.0=1 刚性攻丝（没设为弹性攻丝）5204=1 在诊断上显示刚性攻丝的同步偏差5211=100 刚性攻丝退刀时的倍率5241=2500 刚性攻丝时主轴最高转速15242=2500 刚性攻丝时主轴最高转速15261=100 主轴和攻丝轴的直线加减速的时间常数15262=100 主轴和攻丝轴的直线加减速的时间常数15300=10 刚性攻丝时攻丝轴的到位宽度5301=50 刚性攻丝时主轴的到位宽度5310=13000 刚性攻丝时攻丝轴移动时位移偏差5311=30000 刚性攻丝时主轴移动时位移偏差5312=200 刚性攻丝时攻丝轴停止时位移偏差5313=500 刚性攻丝时主轴停止时位移偏差1620=200 快速移动直线加/减速时间常数1621=200 快速移动铃型加/减速时间常数5314= 刚性攻丝时攻丝轴移动时位移偏差（当设定值超出5310的设定范围，可设本参数）5280=3000 刚性攻丝中主轴与攻丝轴的位置控制的环路增益与4065—4068一致注：1、机床震动时可把5280改小2、当有位置偏差报警时可修改上述相应位置偏差参数（不同机型参数可根据情况修改）3.主轴定向参数4015#0=1 定向有效4031 定向角度4.刚性攻丝指令程序M03S300M29S300G84Z-50R2F1G80M30。
刚性攻丝回退案例介绍
刚性攻丝回退案例介绍刚性攻丝回退案例介绍功能介绍刚性攻丝是加⼯常⽤功能，在攻丝过程中，由于⼯件装卡精度或者加⼯程序编写等原因，断锥现象是⽐较常见的。
为了尽量避免此问题发⽣，客户期望通过检测主轴负载，在攻丝时，⼀旦负载异常，中断刚性攻丝循环，执⾏刚性攻丝返回动作。
本次功能测试在国内某客户处完成，测试系统为FANUC 0i mate-MD。
刚性攻丝回退（功能说明书中该功能命名为“刚性攻丝返回”）功能可以在复位操作，中断刚性攻丝时，通过PMC信号或者指令，执⾏刚性攻丝回退动作，将攻丝轴退回到R点位置，回退过程依然保持最近⼀次刚性攻丝同步位置关系。
需要注意的是，该功能在0i-TD与31i系统上均为选项功能，0i-TD系统功能诊断号为1174#2，31i系统诊断号为1163#6，可以通过以上诊断号确认系统是否具有此功能。
功能实现刚性攻丝回退功能既可以通过PMC信号触发，也可通过指令执⾏，只需要利⽤参数即可进⾏切换。
使⽤PMC信号触发刚性攻丝回退，必须在MDI⽅式下，⽆法满⾜客户在MEM⽅式下的需求，因此本次调试将参数RG3设定为1，使⽤G30进⾏指令。
根据客户描述，初步考虑通过以下两种⽅案实现其需求：（1）利⽤中断型⽤户宏程序通过G30指令执⾏刚性攻丝回退动作，利⽤中断型⽤户宏程序功能，将刚性攻丝回退程序编写⼊宏程序中，在攻丝过程时，遇到主轴负载异常检测信号时，中断刚性攻丝循环，调⽤刚性攻丝回退宏程序，实现客户需求。
实验测试过程中，发现中断型⽤户宏程序在刚性攻丝循环中⽆效，确认功能说明，该功能对复合型固定循环⽆效。
即会出现如下现象：导通中断型⽤户宏程序信号后，刚性攻丝动作继续执⾏，循环结束后才可以执⾏所调⽤的宏程序。
因此可判断该⽅案不可⾏。
（2）利⽤外部⼯件号检索外部⼯件号检索功能通过PMC信号，检索预先在程序存储器中存储的程序，检测到⾃动循环启动信号下降沿后执⾏该程序。
当检测到攻丝轴异常负载时，通过外部复位信号（G8.7）中断刚性攻丝循环，停⽌攻丝动作，复位完成后利⽤外部⼯件号检索功能，调⽤刚性攻丝回退程序并执⾏，通过实验测试，实现客户描述的需求，⽅案可⾏。
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设定参数实现刚性攻丝
一般都是根据所选用的丝锥和工艺要求, 在加工程序中编入一个主轴转速和正/反转指令, 然后再编人G84／G74 固定循环, 在固定循环中给出有关的数据, 其中Z 轴的进给速度是根据 F =丝锥螺距×主轴转速得出, 这样才能加工出需要的螺孔来。
虽然从表面上看主轴转速与进给速度是根据螺距配合运行的, 但是主轴的转动角度是不受控的, 而且主轴的角度位置与Z 轴的进给没有任何同步关系, 仅仅依靠恒定的主轴转速与进给速度的配合是不够的。
主轴的转速在攻丝的过程中需要经历一个停止－正转－停止－反转－停止的过程, 主轴要加速－制动－加速－制动, 再加上在切削过程中由于工件材质的不均匀, 主轴负载波动都会使主轴速度不可能恒定不变。
对于进给Z 轴, 它的进给速度和主轴也是相似的, 速度不会恒定, 所以两者不可能配合得天衣无缝。
这也就是当采用这种方式攻丝时, 必须配用带有弹簧伸缩装置的夹头, 用它来补偿Z 轴进给与主轴转角运动产生的螺距误差。
如果我们仔细观察上述攻丝过程, 就会明显地看到, 当攻丝到底,Z 轴停止了而主轴没有立即停住( 惯量), 攻丝弹簧夹头被压缩一段距离, 而当Z 轴反向进给时, 主轴正在加速, 弹簧夹头被拉伸, 这种补偿弥补了控制方式不足造成的缺陷, 完成了攻丝的加工。
对于精度要求不高的螺纹孔用这种方法加工尚可以满足要求, 但对于螺纹精度要求较高,6H 或以上的螺纹以及被加工件的材质较软( 铜或铝) 时, 螺纹精度将不能得到保证。
还有一点要注意的是,
当攻丝时主轴转速越高,Z 轴进给与螺距累积量之间的误差就越大, 弹簧夹头的伸缩范围也必须足够大, 由于夹头机械结构的限制, 用这种方式攻丝时, 主轴转速只能限制在600r/min 以下。
刚性攻丝就是针对上述方式的不足而提出的, 它在主轴上加装了位置编码器, 把主轴旋转的角度位置反馈给技控系统形成位置闭环, 同时与Z 轴进给建立同步关系, 这样就严格保证了主轴旋转角度和Z 轴进给尺寸的线生比例关系。
因为有了这种同步关系, 即使由于惯量、加减速时间常数不同、负载波动而造成的主轴转动的角度或Z 轴移动的位置变化也不影响加工精度, 因为主轴转角与Z 轴进给是同步的, 在攻丝中不论任何一方受干扰发生变化, 则另一方也会相应变化, 并永远维持线性比例关系。
如果我们用刚性攻丝加工螺纹孔, 可以很清楚地看到, 当Z 轴攻丝到达位置时, 主轴转动与Z 轴进给是同时减速并同时停止的, 主轴反转与Z 轴反向进给同样保持一致。
正是有了同步关系, 丝锥夹头就用普通的钻夹头或更简单的专用夹头就可以了, 而且刚性攻丝时, 只要刀具( 丝锥) 强度允许, 主轴的转速能提高很多,4 000r/min 的主轴速度已经不在话下。
加工效率提高 5 倍以上, 螺纹精度还得到保证, 目前已经成为加工中心不可缺少的一项主要功能。
2 刚性攻丝功能的实现
从电气控制的角度来看, 数控系统只要具有主轴角度位置控制和同步功能, 机床就能进行刚性攻丝, 当然还需在机床上加装反馈主轴角度的位置编码器。
要正确地反映主轴的角度位置, 最好把
编码器与主轴同轴联接, 如果限于机械结构必需通过传动链联接时, 要坚持1:1 的传动比, 若用皮带, 则非同步带不可。
还有一种可能, 那就是机床主轴和主轴电动机之间是直连, 可以借用主轴电动机本身带的内部编码器作主轴位置反馈, 节省二项开支。
除去安装必要的硬件外, 主要的工作是梯形图控制程序的设计调试。
市面上有多种数控系统, 由于厂家不同, 习惯各异, 对刚性攻丝的信号安排和处理是完全不一样的。
我们曾经设计和调试过几种常用数控系统的刚性攻丝控制程序, 都比较繁琐。
调试人员不易理解梯形图控制程序, 特别是第一台样机调试周期长, 不利于推广和使用。
尽管如此, 加工中心有了该项功能, 扩大了加工范围, 受到用户的青睐。
3 不用设计梯形图实现刚性攻丝
在FANUC Oi 数控系统里, 参数N0.5200#0 如果被设定为0, 那么刚性攻丝就需要用M 代码指定。
一般情况下, 我们都使用M29, 而在梯形图中也必须设计与之相对应的顺序程序, 这对初次尝试者来说还有一定的困难。
正常的情况下, 没有特殊要求时, 主轴参数初始化后把参数No.5200#0 设定为1, 其它有关参数基本不动, 也不用增加任何新的控制程序, 这样就简单多了。
在运行调试中要根据机床本身的机械特性设置刚性攻丝必须的一组参数(见表l) 。
参数设置好后就可以直接使用固定循环G84/G74 指令编程, 其格式举例如下:
表1 刚性攻丝参数表
功能参数
攻丝最高主轴转速N0.5241 - N0.5244
主轴与攻丝轴的时间常数N0.5261 - No.5264
刚性攻丝轴回路增益N0.5280 - N0.5284
刚性攻丝时攻丝轴移动位置偏差量的极限值N0.5310
刚性攻丝时主轴移动位置偏差量的极限值N0.5311
刚性攻丝时的攻丝轴停止时的位置偏差量极限值N0.5312
刚性攻丝时的主轴停止时的位置偏差量极限值N0.5313
(1) 每分钟进给编程
右螺纹
G94;Z 轴每分钟进给
M3Sl000;主轴正转（1000r/min)
G9O G84X-300.Y-250.Z-150.R-120. P300 F1000;右螺纹攻丝, 螺距lmm
左螺纹
G94;Z 轴每分钟进给
M4Sl000; 主轴反转（1000r/min)
G9O G74X-300.Y-250.Zl50.R-120.P300 F1000; 左螺纹攻丝, 螺距lmm
(2) 每转( 主轴) 进给编程
右螺纹
G95; Z 轴进给/ 主轴每转
M3S1000; 主轴正转(1000r/min)
G9O G84X-300.Y-250.Z-150.R-120. P300 F1.0; 右螺纹攻丝, 螺距1mm
右螺纹
G95;Z 轴进给/ 主轴每转
M4S1000;主轴反转(1000r/min)
G90 G74 X-300.Y-250.Z150.R-120. P300 F1.0; 左螺纹攻丝, 螺距l mm
以上刚性攻丝编程由于将参数No.5200#0 设置为1, 固定循环G84/ 成为刚性攻丝的指令, 所以它的编程格式就完全与原固定循环G84/G74 普通攻丝是一样的。
根据用户的使用调查, 刚性攻丝性能大大优于普通。