FANUC刚性攻丝功能
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刚性攻丝回退案例介绍
FANUC刚性攻丝回退案例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。
1功能介绍刚性攻丝回退（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。
2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，在攻丝过程中，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。
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。
发那科FANUC系统刚性攻丝功能详解
发那科FANUC系统刚性攻丝功能详解在刚性攻丝时，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/SP：攻丝的螺距(mm)F：攻丝轴的进给量(mm/min)S：主轴的速度(rpm)刚性攻丝循环的过程中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。
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。
1刚性攻丝的指令刚性攻丝可以通过以下的任何一种指令完成：1）刚性攻丝指令在G74/G84 (M series) 或G84/G88 (T series)之前指定，如：_ M29 S _____；G84(G88) X_C_(Z_C_) Z_(X_) R_ P_ F_ K_ ；2）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，如:G84(G88) X_C_(Z_C_) Z_(X_) R_ P_ F_ K_ M29 S_;3） G74/G84 (M series) 或G84/G88 (T series) 作为刚性攻丝指令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刚性攻丝有两种方式：每转进给刚性攻丝(G99)和每分进给刚性攻丝(G98)。
下例为每转进给刚性攻丝方式（G99）。
FANUCFSSB高速刚性攻丝介绍
FANUCFSSB高速刚性攻丝介绍
1功能介绍在31i-B系列与全新的0i-F系统中，系统与放大器支持只用一根光缆进行FSSB通信，一方面减少了传统电缆通信出现干扰的几率，另一方面可以更加节省配线。
在此基础上，FANUC推出了与传统刚性攻丝相比更为优秀的FSSB高速刚性攻丝功能。
刚性攻丝中，通过主轴放大器与伺服放大器间的FSSB高速通信，可减少同步误差或在精度不变的条件下缩短循环时间。
此外，如果同时使用刚性攻丝最优加减速(选项)功能时，可以最大限地使用主轴的扭矩，因而可进一步提高FSSB高速刚性攻丝的效果。
2与传统刚性攻丝的比较与传统刚性攻丝相比，FSSB高速刚性攻丝与普通刚性攻丝的区别如下表所示：
由于位置环增益对于攻丝轴与主轴可以分别设定，主轴与攻丝轴可以最大限度的提高加工精度，同时时间常数与加工进给速度较之前可以设定更小的值，加工效率有了较大的提升。
3限制条件下列情况下不能使用此功能：(1)模拟主轴刚性攻丝(2)伺服电机主轴刚性攻丝(3)主轴同步控制方式下的刚性攻丝
同时在FSSB刚性攻丝中，不能使用以下功能(1)双位置反馈(2)伺服HRV4控制。
FANUC系统数控加工中心刚性攻丝时的参数设定
在 ＦＡＮＵＣ ０ｉ等数控 系统 中对刚性攻 丝 的处理 设置 了 ３ 种指令 模式 ，即 ：①在 Ｇ８４（攻丝 循环 ）之前 由 Ｍ２９ Ｓ Ｘ××Ｘ 指令 ；② 在 Ｇ８４同一段 中 ，由 Ｍ２９ Ｓ Ｘ×××指令 ；③不 用 Ｍ 代码 ，而直接 由 Ｇ８４来指令 。但 不论 是哪种方式进行 刚性攻 丝 ，都必须具备最基本 的 ３个 条件 ：
（３）合 羽｛凸 数。根据 主轴不 同传动结构 ，涉及刚性攻
【作者 简 介 】丁海萍（１９７９一），男，研究生，讲师，研究方向：机械制造及其自动化。 ４１
丝的参数是很多的。要合理设定这些参数 ，了解参 数的意义是 必要 的 ，并要抓住要害才能达到事半功倍 的效果 。本 文着重说 明各种参数 的具体含义 。
２０１０年 ９月 第 ９期 （总第 １４２期 ）
广 西 轻 工 业 ＧＵＡＮＧｘＩＪ０ｕＲＮＡＬ ｏＦ ＬＩＧＨＴ ｌＮＤｕｓＴＲＹ
机 械 与 电 气
Ｆ Ａ Ｎ Ｕ Ｃ 系统 数 控加 工 中心 刚性 攻 丝 时的参 数设 定
丁 海 萍 ，杨 晶
（南通 职 业大学数 控 中心 ，江 苏 南通 ２２６００７）
【中图分类号 】ＴＧ６５９ 【文献标识码 】 Ｂ
【文章编号 】 １００３—２６７３（２０１０）０９—４１—０２
１ 引言 刚性攻丝功能 以高速高效 高精度 加工螺纹 而被越 来越多
的机 床用 户所青睐 ，因此调试好此功能 ，使其达 到高速高精度 的性 能 ，以满足用户广泛的￣ＪｎＹ－需求是很有 必要 的，对于精度 要求高的深孔 ，应通过选用合适 的攻 丝方法和合理设置数控系 统参数等手段来实现。目前 刚性攻丝 已经成 为加工 中心不可缺 少 的一项主要功能。
FANUC系统设定参数实现刚性攻丝
仅供个人参考不得用于商业用途FANUC系统设定参数实现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
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。
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。
FANUC系统攻丝
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 :
通过诊断452和453更为直接
其次可以通过修改4065~4068 标准值为1000
不要过小,不然攻丝时会没有力量.
FANUC 0IMD系统
F=S*螺距
比如功M10 底孔8.5 螺距1.5 (公制）
M03S100
M29 S150
G98 G90 G84 X0.0 Y0.0 Z-40. R2 Q2. F150 K0
三菱的系统比较简单，进给和主轴转速是随机的。
如：攻M10 底孔8.5 螺距1.5 (公制）
楼主提供的参数非常详细,只是这些参数要在实际的加工过程中根据实际情况具体设定.
如果要实现较好的螺纹切削精度,一定要在诊断画面里看452,453位置误差量的百分比是多少
应该控制在30以内,或者看诊断的455到457同步误差的量,尽量的小而相同.
5204#0 为0时可以看到455~457
5204#0 为1时可以看到452,453
M3 Sl000; 主轴正转（1000r/min)
FANUC 刚性攻丝功能
SRVW R122.1
SFRA G070.5
SFRW R122.0 SFRA G070.5 SFRA G070,5 SRVA G070.4 SFRA G070.5 SRVA G070.4 RGTAPM RTONTM G061.0 SARA F045.3 R121.0 MF F007.0
SRVA G070.4 MFIN R199.0
#6
M31 M30 M29 M28 M27 M26 M25 M24
MF F7.0
SUB25 DECB
0002 F010 0040 R105
#5 #4 #3 #2 #1 #0
#7 R105
#6
M47 M46 M45 M44 M43 M42 M41 M40
名 称
图 号 提 出
版
01 年 9 月 10 日
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
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
加工中心刚性攻丝
加工中心刚性攻丝2009-10-24 21:34:551 .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。
发那科0I-MB系统刚性攻丝相关参数
0I-M B刚性攻丝相关参数3706#03706#1主轴与P O S I T I O N C O D E R齿比 0,01：15200#1主轴与P O S I T I O N C O D E R齿比设定0：N O.3706#1,01：N O.5221~5224,N O.5231~523405200#4攻丝旋出进给率设定 0无效5201#0平滑刚性攻丝 1有效5201#2攻入、旋出加减速时间设定0： N O.5261~52641：N O.5261~5264,N O.5271~527405201#3攻丝旋出进给率增量单位0：1%1：10%05202#0刚性攻丝前先做主轴定位 1有效5210刚性攻丝指令码 295211攻丝旋出进给率 100100%5221低档主轴侧齿数(G R10=1)05222中档主轴侧齿数(G R20=1)05223高档主轴侧齿数(G R30=1)05231低档马达侧齿数(G R10=1)05232中档马达侧齿数(G R20=1)05233高档马达侧齿数(G R30=1)05241(低档)5242(中档)5243(高档)刚性攻丝之主轴上限值 3000 5261低档攻入(旋出)加减速时间(G R10=1)12005262中档攻入(旋出)加减速时间(G R20=1)12005263高档攻入(旋出)加减速时间(G R30=1)12005271低档旋出加减速时间设定(G R10=1)05272中档旋出加减速时间设定(G R20=1)05273高档旋出加减速时间设定(G R30=1)05280Z轴位置回路增益 25005281低档位置回路增益(G R10=1)25005282中档位置回路增益(G R20=1)25005283高档位置回路增益(G R30=1)25005300Z轴检测宽度 305301主轴检测宽度 305310Z轴移动中位置偏移量 320005311主轴移动中位置偏移量 320005312Z轴停止中位置偏移量 5005313主轴停止中位置偏移量 5005321~5323刚性攻丝主轴背隙补偿 04000#0主轴和马达转动方向0：同向1：反向 04001#4主轴和主轴外部检出器转动方向0：同向1：反向 04002#3,2,1,0主轴外部检出器型式 0,0,0,1以马达速度检出器作位置回馈第 1页4003#0主轴定位方式 0P O S I T I O N C O D E R4003#3,#2主轴定位旋转方向皮带式：1,0齿轮式：1,11,0固定正转4003#7,6,5,4主轴外部检出器齿数 0,0,0,0256λ/r e v4004#2外部一回转信号 1使用4004#3外部一回转信号检出边缘设定 0上缘4006#1齿数比解析度选择 1*10004010#2,1,0主轴马达检出器型式 0,0,0M i s e n s o r4011#2,1,0主轴马达检出器齿数 0,1,0256λ/r e v4016#7位置控制模式(主轴定位)是否每次检查外部一回转信号 1每次检查4038主轴定位速度 1004044高档速度回路比例增益(C T H1A=0)20(10)4045低档速度回路比例增益(C T H1A=1)20(10)4052高档速度回路积分增益(C T H1A=0)100(10)4053低档速度回路积分增益(C T H1A=1)100(10)4056高档齿数比(C T H1A=0,C T H2A=0)7384057中高档齿数比(C T H1A=0,C T H2A=1)7384058中低档齿数比(C T H1A=1,C T H2A=0)7384059低档齿数比(C T H1A=1,C T H2A=1)7384060主轴定位之高档位置回路增益(C T H1A=0,C T H2A=0)10004061主轴定位之中高档位置回路增益(C T H1A=0,C T H2A=1)1000 4062主轴定位之中低档位置回路增益(C T H1A=1,C T H2A=0)1000 4063主轴定位之低档位置回路增益(C T H1A=1,C T H2A=1)10004065高档位置回路增益(C T H1A=0,C T H2A=0)25004066中高档位置回路增益(C T H1A=0,C T H2A=1)25004067中低档位置回路增益(C T H1A=1,C T H2A=0)25004068低档位置回路增益(C T H1A=1,C T H2A=1)25004085马达电压设定(%)(高速线圈用)704099马达激磁延迟时间 3004137马达电压设定(%)(低速线圈用)704171高档主轴侧齿数(C T H1A=0)484172高档马达侧齿数(C T H1A=0)654173低档主轴侧齿数(C T H1A=1)484174低档马达侧齿数(C T H1A=1)65备 注 :1.N O.4056~4059齿比设定错误时，主轴定位会有左右晃动或定位速度变慢现象。
机床大讲堂第42讲——FANUC0iD系统动力刀刚性攻丝功能的实现
机床大讲堂第42讲——FANUC0iD系统动力刀刚性攻丝功能的实现FANUC 0iD系统动力刀刚性攻丝功能的实现导读通过对车削复合中心的动力刀刚性攻丝动作原理分析，在对车削复合中心进行数控系统改造的过程中，用编制宏程序的方法来实现动力刀的刚性攻丝，满足工件的加工要求。
陕西航天某研究所，一台韩国产配置FANUC 21T系统的车削复合中心，连续使用了近20年系统严重老化，最后系统损坏严重，参数等数据丢失，由于之前系统没有做好数据备份工作，书面资料缺失严重，所以要恢复的可能性不大，考虑到系统等电气元件严重老化，为此进行电气系统改造，解决目前机床存在的问题。
1系统改造方案数控系统采用FANUC 0iTD系统代替21T系统。
该机床的X轴、Z轴、B轴现均采用日本FANUC公司生产的αif 系列交流伺服电动机。
B轴(系统第3轴)控制刀塔的旋转、动力刀的旋转或则作为CNC轴用于刚性攻丝时的丝锥旋转(B轴伺服电动机动力传给刀库旋转找刀及当前动力刀的旋转都有相应的机械切换装置)；主轴控制部分采用αii系列主轴电动机，可以通过手动或自动方式实现主轴的旋转功能；主轴的位置反馈采用主轴上安装的BZi SENSOR反馈元件，因此主轴还可以根据需要切换成CS轴，编程时使用C(或H轴)。
车削复合中心的转塔刀架上，除了装有车削刀具外，还能装上铣刀、钻头和丝锥等旋转的动力刀具，机床主轴具有的数控精确分度的C轴功能，具备了C与Z轴或和C与X轴联动的功能。
这样一台车削中心不仅可以像普通数控车床那样能对回转体件的内外表面(含圆柱面、锥面、曲面等)、端面进行车削加工，还可以利用C-Z轴联动功能车螺纹，利用C轴分度功能和刀架的X或Z轴控制以及其上的动力旋转刀具进行偏离回转体件轴心线的铣削、钻孔和动力刀的刚性攻丝，从而大大地扩展了数控车床复合加工的能力。
2动力刀刚性攻丝动作原理分析相比较主轴的刚性攻丝，本车削复合中心动力刀的刚性攻丝的特点如下，车削复合中心的主轴具备CS功能，利用C轴的分度功能，使工件根据需要进行360°范围的定位，在工件的不同位置根据需要进行Z轴方向的动力刀刚性攻丝(端面刚性攻丝)；进行X轴方向的动力刀刚性攻丝(侧面刚性攻丝)。
FANUC系统刚性攻丝功能在数控机床中的应用
FANUC系统刚性攻丝功能在数控机床中的应用张小军（宝鸡机床集团有限公司，721013）摘要：本文阐述了刚性攻丝基本原理、硬件配置，梯形图编写，参数设置以及调试中的注意事项，FANUC数控系统在功能扩展和应用方面在生产中实际应用。
关键词：FANUC数控系统；高速；高精度；刚性攻丝中图分类号：TP273 文献标识码：B 文章编号：1004-0420(2010)05-0012-030引言如何利用现有加工手段进行高速高精度的加工，是困扰机床使用者最多的问题。
刚性攻丝功能能高速高精度攻丝加工，作为数控机床生产厂家如何利用数控系统提供的刚性攻丝功能，使攻丝操作达到高速、高效，是数控机床设计人员追求的目标。
本文将以FANUC 0i系统为例，对刚性攻丝功能在数控机床中具体控制过程进行阐述。
1刚性攻丝的原理众所周知，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：P=F/SP：攻丝的螺距(mm)；F：攻丝轴的进给量(mm/min)；S：主轴的速度(r/min)。
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，沿攻丝轴的运动和主轴的回转运动均有补偿。
刚性攻丝时，主轴1转对应于沿主轴轴向一定的进给量（螺纹螺距），主轴加减速时也严格维持这一关系。
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。
第六节 主轴刚性攻丝(新)
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，由于机床结构不同以及检测精度的 不同，反馈系统的配置也不尽相同，依据上述不同，分为如下几种结构： 1）当使用α编码器时
档）
5324
刚性攻丝时，主轴的反向间隙(T 只有
5321)
3707#0 P21 主轴和编码器之间的齿轮比
○
3707#1 P22
4000#0 ROTA1 主轴和主轴电机之间的安装方向
○
4000#2 POSC 主轴和位置编码器之间的方向
○
1
4002#1 POSC 位置编码器是否使用 2
○
4003#7, PCPL2
刚性攻丝时，攻丝轴运动中的位置偏差极 ○ 限值
5311 5312
刚性攻丝时，主轴在运动中的位置偏差极 ○ 限值 刚性攻丝时，攻丝轴停止时的位置偏差极 ○ 限值
5313
刚性攻丝时，主轴在停止时的位置偏差极 ○
限值
5314
刚性攻丝时，向间隙（一档-四
5321-
☆ : 自动设定 ★: 根据不同的条件设定
7. 刚性攻丝的诊断号： 当参数 5204#0(DGN)=1,显示下列诊断： 452：主轴和攻丝轴（Z）的瞬时误差( %) 453：最大值（保存，直到下一个循环） 当参数 5204#0(DGN)=0,观察下列诊断： 450：主轴和攻丝轴（Z）的瞬时误差（检测单位）
413 740
741 742
显示内容
非法 S 代码指令
无进给速度 位置 LSI 溢出 程序未指定刚性攻 丝方式 轴的指令非法
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FANUC 0I Series
主轴 JA7B 放大器模块 JA7A （SPM）
主轴 JA7B 放大器模块
（SPM）
主轴电机
第一主轴
主轴电机
第二主轴
版 01 年 9 月 10 日
設計 侯 长合
名
称
図
提
番
出
北京发那科机电有限公司 页
3. 刚性攻丝相关的控制信号
(1) 信号地址
1) 输入信号(PMC → CNC)
#7
#6
#5
#4
#3
#2
#1
#0
ENB
SF
GR3O GR2O GR1O
ENB2
RGSPM RGSPP
RTPT
RTAP
(2) 信号的意义
1) 刚性攻丝信号 RGTAP <输入信号>
2) 主轴旋转方向信号 RGSPM，RGSPP
3) 刚性攻丝处理中信号 RTAP
4) 齿轮选择信号 GR3O，GR2O，GR1O
在高速排削攻丝循环时，回退值
刚性攻丝同步误差范围设定
○
刚性攻丝主轴侧的齿数(一档)
刚性攻丝主轴侧的齿数(二档)
上不同的时序要求可以参考 FANUC 的连接说明书功能手册(B-63503C-01)的 471-482 页。
5． 刚性攻丝 PMC 的梯形图的实现
版 01 年 9 月 10 日
設計 侯 长合
名
称
図
提
番
出
北京发那科机电有限公司 页
MF F7.0
SUB25 DECB
0002 F010 0000 R100
提
番
出
北京发那科机电有限公司 页
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：钻孔轴的进给量 (mm/min) S：主轴的速度 (rpm)
在攻丝循环时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 轴的旋转和钻孔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。
CNC
主轴 放大器
模块 （SPM）
JY2
内装 MZ 传感器 主轴电机
齿轮比
m：n 皮带或同步带 连接
主轴
位置和速度反馈
（2） 使用 Alpha C 系列主轴电机时
CNC
主轴 放大器
模块 （SPMC）
JY4
（3） 当使用双主轴控制时
位置反馈
主轴电机 位置编码器
齿轮比 m：n 皮带或齿轮 连接
主轴
齿轮或同步带 连接 1：1
0002 300
RGTOFTM R121.1 RGTIN R121.2 RGENR R121.4 RGEND
R121.2 RGENR R121.4
RST
RGTOFTM R121.1
R121.3 RGTCAN R120.1
F001.1 SA
F000.6 ALMA
F045.0 RGTCAN
R120.1 M03R
FANUC 0i-MA 刚性攻丝功能的实现 (Rigid Tapping)
目录
1. 概要 2. 系统的配置 3. 刚性攻丝相关的控制信号 4. 刚性攻丝控制的时序 5. 刚性攻丝 PMC 的梯形图的实现 6. 刚性攻丝的有关参数 7. 诊断维修和调试
版 01 年 9 月 10 日
設計 侯 长合
名
称
図
F070.5
G070.4 F045.1 R123.1
G062.6
G062.6 RTPT
RTNT
RTNTA
F066.1 RGNTA R123.3
G062.6
TMRB SUB24
0001 300
R123.3 RGNCAN
R123.1
刚性攻丝回退条件检查
刚性攻丝回退状态保持 刚性攻丝回退启动单上升沿脉冲 刚性攻丝回退控制输出 刚性攻丝回退完成条件 刚性攻丝回退完成结束
X005.3 RTNTM
R123.1
R124.3
R124.3. RTNTM RTNTD
RGNOI
RTNTR
R124.3 RTNTM
R124.1 RGNOI
R124.0
R123.2 RTNTD
R124.3 RTNTR
R124.0 SFRA
SRVA
SSTA RGNCAN
R124.1 RTNT
R123.2 RTNT
TFIN G399.0
SFIN R299.0
MF F007.0
TF F007.2
SF F007.3
MF F007.0 MFIN R199.0
TF F007.2 TFIN R399.0
SF F007.2 SFIN R299.0
FIN G004.3
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設計 侯 长合
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称
図
提
番
出
在刚性攻丝中，进给保持和单程序段信号是否有效
在多主轴控制时，用于选择刚性攻丝的主轴选择信号
刚性攻丝时，是否使用平滑控制
刚性攻丝时，切削时间常数的选择
启动攻丝攻丝时，是否执行主轴准停
在诊断画面中，攻丝同步误差/主轴与攻丝轴的差值
攻丝方式的 M 代码（255 以下时）
在刚性攻丝返回时的倍率值
攻丝方式的 M 代码（255 以上时）
SFRW R122.0 SFRA G070.5 SFRA G070,5 SRVA G070.4 SFRA G070.5
RGTAPM RTONTM G061.0 R121.0 SARA F045.3
SRVA G070.4
MF F007.0
SFRA G070.5
SRVA G070.4 MFIN R199.0
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設計 侯 长合
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称
図
提
番
出
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6. 刚性攻丝的有关参数
参数号 5200#0
符号 G84
5200#1
VGR
5200#2 5200#3 5200#4 5200#5 (M) 5200#6 5200#7 (T) 5201#0 (M) 5201#2 (T) 5202#0 (M) 5204#0 5210 5211 5212 5213 (M) 5214 5221 5222 5223 5224 5231 5232 5233 5234 5241 5242 5243 5244 5261 5262 5263 5264 5271 5272 5273 5274 5280 5281 5282 5283 5284 5291 5292 5293 5294
MF F7.0
SUB25 DECB
0002 F010 0016 R102
#7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 #0 R102 M23 M22 M21 M20 M19 M18 M17 M16
MF F7.0
SUB25 DECB
0002 F010 0024 R103
#7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 #0 R103 M31 M30 M29 M28 M27 M26 M25 M24
1） 使用主轴位置编码器构成的结构
CNC
主轴 放大器
模块 （SPM）
速度反馈 主轴电机
齿轮比
m：n 皮带或齿轮 连接
JY4 JY2 位置反馈
位置编码器
主轴
齿轮或同步带 连接 1：1 1：2 1：4 1：8
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図
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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）
G027 G028 G029 G061 G062 G070
#7
#6
PC2SLC
#5
#4
#3
#2
*SSTP2 *SSTP1
GR2
RTNT SFRA
RGTSP2 RGSP1
CTH1A
CTH2A
#1 SWS2 GR1
#0 SWS1
GR21 RGTAP
2) 输出信号(CNC → PMC)
F001 F007 F034 F038 F065 F066 F076
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
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编程的指令方式
换档
铣床
1 在 G84(G74)之前指定3 M29 和 G84(G74)指定在同一程序段 4