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虛擬軸可編程尾座（zuò）在FANUC係統上的實現

2013-12-1 來源：數控機床市場網作者：張強李燕趙巍

摘要：闡述了虛（xū）擬尾座的係統硬（yìng）件連接，說明（míng）了調試步驟，介紹了（le）其工作原理及應用

關鍵詞：虛擬軸 PMC程序數（shù）控（kòng）係統

Realization on FANUC System Using Dummy Axis

Abstract: This paper illuminates the system hardware configuration, working

elements, application and presents the method of dummy axis

Keywords: Dummy Axis; PMC Program; CNC System

引言

隨著自動化（huà）的普及近年數控（kòng）機床得到了廣（guǎng）泛的（de）應用，並在機（jī）械（xiè）加工行業中獲得（dé）了認可。為了更好的滿足自動化生產線的發展，數控機床也需（xū）要有更好的適應性、通用性和擴展性。例如（rú）目前使用較為（wéi）廣泛的液壓卡盤，液壓尾座在實際生產中能很有效的縮短裝（zhuāng）夾和頂緊工（gōng）件的時（shí）間，提高加工效率。而可編程尾座則（zé）是在液壓尾座的基礎上進一步開發，對尾座的控製（zhì）更加合理和高效。本文以FANUC係統數控車床上配置液（yè）壓可編程尾座為例，對液壓可（kě）編程尾座的實現進行論述以便其更廣泛的得到市（shì）場應用。

1、虛擬軸可編程尾座的工（gōng）作原理

本文所指的可編程尾座是靠液壓係統提供動力，通（tōng）過控製（zhì）液壓站進油和回油電磁閥帶動（dòng）油（yóu）缸實現尾座的前進和後退，以光柵尺作為反（fǎn）饋信號進行（háng）位置反饋，來實（shí）現編程控製及（jí）進給運動。與傳統液壓尾座相比較，操作者在更換工件時需要手動推拉尾座到某個固定位置通過液壓推動尾座內部套筒（tǒng）來頂緊工（gōng）件，在此延長了零件的加工時間，而通過程序來控製尾座（zuò）移動相對普通的液壓尾座而（ér）言，具有更好的（de）靈活性，擴展性（xìng）。如（rú）果給機床（chuáng）配上自動（dòng）送料器等設備，該機床便實現（xiàn）了全自動化機床。

2、虛擬軸可編程尾座的硬件（jiàn）連接

以普通的FANUC係統的數控車床為例，機床（chuáng）實現可編程尾座所需要的硬件（jiàn）配置，液壓係統、液壓卡盤、液壓尾座（zuò）、光柵尺及尾座零點開關。（見圖1）

3、虛擬軸可編程尾座控製的難點

虛擬可編程尾座一般選用增量式經濟型光柵尺，光柵尺精度要求相對較低以滿足實（shí）際加工即可。由（yóu）於是（shì）增量型光柵尺，因（yīn）此機床在電源斷（duàn）開後重新再次（cì）上電，尾座（zuò）在係（xì）統中的位置隻顯示零，由於沒有實體驅動，無法與係（xì）統實現真正（zhèng）的通訊，尾座不能在係（xì）統的常（cháng）規回零方式下建立機械坐標係，因此在什麽方（fāng）式下（xià），通過什（shí）麽樣地方法來建立尾座的坐標係成（chéng）為該項目的主要攻破的對象。

3.1尾座返參考點時的係統（tǒng）狀態

傳統的回零方法是按（àn）下（xià）操作（zuò）麵板的回零鍵將係統當前狀態切換到手動參考點返回方式，然後執行相應軸（zhóu）參考點返回動作，各個軸在參考點返回時通過安（ān）裝在機床（chuáng）上的回零減（jiǎn）速開關尋找電機編碼器的一轉（zhuǎn）信號來確定機床的零點位置，在安裝手動返回參考點的減速開關時，要確保滿足以下條件：

對於虛擬尾座而言，由於它不具備伺服驅動器（qì），無法係統實現（xiàn）真正的通訊，因此無法在手動參考點返回方式進行回零動作。經過可行性論證和實際調試，將尾座參考點返回方式和係統的自動狀（zhuàng）態定義在一起，當（dāng）按下尾（wěi）座返零方式按鍵（jiàn）之後，係統跳轉到自動狀態，再按下（xià）尾座返零執（zhí）行按鍵之後，尾（wěi）座執行回零動作。

3.2尾座返參考點的執行過程

正常的係統軸返參考點時，首先當安裝在（zài）機床上的限位開關被壓（yā）下時，使參考點減速（sù）信號變為“0”該軸移動速度減（jiǎn）為0後，機床以固定的低速FL移動（參數No.1425為返回參考點的FL進給速度），然後當減速限位開關脫開後，減速信號再次（cì）變為“1”，機床會以固定進給速度繼續（xù）進給，直到到達第（dì）1個柵格點（電子柵格（gé）點），並停止，最後確任當前的座標位置到達到位寬度範圍（wéi）內後，參考點返回結束和參考點確立信號輸出（chū）為“1”，基本步驟的時序圖如下所示。

作為虛擬尾座在執行（háng）機床返參考（kǎo）點動作時，當尾座（zuò）移動到限位開關的位置時，由限位開（kāi）關發出信號給係（xì）統，係（xì）統把此信（xìn）號作為第（dì）1個柵格點位置，此時通過PMC程序調用程序(G50 C0)後F60.1變為“1”，機床自動執行循環啟動後F60.1變為“0”，程序（xù）運行結束後係（xì）統執行坐標係偏移,利用工件坐（zuò）標（biāo）係G50將該位置設為尾（wěi）座零點，返參考點動作完成。

為了安全起見，係統上電後出現可編輯“尾座未回零”報警作為提示信（xìn）息，以防止操作人員誤（wù）操作出現危險，此外最（zuì）好將被調用的程序號設為9000號之後（hòu）的程序，然後更改參數NO.3202#4、#5實現對該程序進行保（bǎo）護（hù），禁止（zhǐ）修改和刪除防止操作人（rén）員誤操作將程序改寫發生（shēng）事故（gù）。

4、實現虛擬尾（wěi）座（zuò）控（kòng）製的條件

（1）虛擬尾座上必須裝有光柵尺等類似元件。依（yī）靠該元件將尾座的行程時時的反饋給CNC與係統進（jìn）行數據傳遞，根據光柵尺的精度（dù），將（jiāng）正確的數值設置在參數NO.2084，NO.2085中（zhōng），相（xiàng）當於（yú）標準伺服軸設定的齒輪比。

（2）數控係統必須具（jù）有光柵（shān）尺接口。該接口用來接收由虛擬（nǐ）尾座光柵尺反饋給CNC的信號，並將該信號（hào）轉換成液壓尾座的實際位置反映在係統的顯示（shì）窗口中。

（3）數控（kòng）係統PMC程序語言必須（xū）具有窗（chuāng）口讀功能指令。通過該功能在編程的時候輸入想要尾座移動（dòng）的距離，PMC就（jiù）會通過讀窗口功能將程序中要移動的距離讀入PMC，之後與當前坐標進行比較控製尾座前（qián）進或者後退，當到（dào）達預定（dìng）目標後停（tíng）止移動（dòng）。

5、虛擬軸的參數調試

將外部接線按（àn）照係統硬件連接圖接好之後，檢查電源電壓無誤之後，接通電源，導入編好的PMC程序，按表1設定係統參數後，係統斷電重啟，無報警後在根據需要進行其他功能調試。（NO.2084,2085根據光柵（shān）尺精度進行設置,）

表1 虛擬軸（zhóu）參數設置

6 、結語

虛擬軸可編程尾座的應用（yòng）不僅提高了機床小批（pī）量加工細長軸類零件（jiàn）的效率，還方便客戶（hù）組建自動柔（róu）性生產線。為那（nà）些對自動（dòng）化要求（qiú）較高的企業和客戶提供了選擇空間（jiān），對於機床生產製造（zào）商而言，則是對數控係統資源的充分利（lì）用，因此（cǐ）該功能（néng）具有很大的推廣空間。（文自：沈陽機床股份有限公司）

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