虛擬軸可編程尾座在FANUC系統(tǒng)上的實現(xiàn)
2013-12-1 來源：數(shù)控機床市場網 作者：張強 李燕 趙巍
摘要：闡述了虛擬尾座的系統(tǒng)硬件連接，說明了調試步驟，介紹了其工作原理及應用
關鍵詞：虛擬軸 PMC程序 數(shù)控系統(tǒng)
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
隨著自動化的普及近年數(shù)控機床得到了廣泛的應用，并在機械加工行業(yè)中獲得了認可。為了更好的滿足自動化生產線的發(fā)展，數(shù)控機床也需要有更好的適應性、通用性和擴展性。例如目前使用較為廣泛的液壓卡盤，液壓尾座在實際生產中能很有效的縮短裝夾和頂緊工件的時間，提高加工效率。而可編程尾座則是在液壓尾座的基礎上進一步開發(fā)，對尾座的控制更加合理和高效。本文以FANUC系統(tǒng)數(shù)控車床上配置液壓可編程尾座為例，對液壓可編程尾座的實現(xiàn)進行論述以便其更廣泛的得到市場應用。
1、虛擬軸可編程尾座的工作原理
本文所指的可編程尾座是靠液壓系統(tǒng)提供動力，通過控制液壓站進油和回油電磁閥帶動油缸實現(xiàn)尾座的前進和后退，以光柵尺作為反饋信號進行位置反饋，來實現(xiàn)編程控制及進給運動。與傳統(tǒng)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來頂緊工件，在此延長了零件的加工時間，而通過程序來控制尾座移動相對普通的液壓尾座而言，具有更好的靈活性，擴展性。如果給機床配上自動送料器等設備，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連接
以普通的FANUC系統(tǒng)的數(shù)控車床為例，機床實現(xiàn)可編程尾座所需要的硬件配置，液壓系統(tǒng)、液壓卡盤、液壓尾座、光柵尺及尾座零點開關。（見圖1）
3、虛擬軸可編程尾座控制的難點
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際加工即可。由于是增量型光柵尺，因此機床在電源斷開后重新再次上電，尾座在系統(tǒng)中的位置只顯示零，由于沒有實體驅動，無法與系統(tǒng)實現(xiàn)真正的通訊，尾座不能在系統(tǒng)的常規(guī)回零方式下建立機械坐標系，因此在什么方式下，通過什么樣地方法來建立尾座的坐標系成為該項目的主要攻破的對象。
3.1尾座返參考點時的系統(tǒng)狀態(tài)
傳統(tǒng)的回零方法是按下操作面板的回零鍵將系統(tǒng)當前狀態(tài)切換到手動參考點返回方式，然后執(zhí)行相應軸參考點返回動作，各個軸在參考點返回時通過安裝在機床上的回零減速開關尋找電機編碼器的一轉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：
對于虛擬尾座而言，由于它不具備伺服驅動器，無法系統(tǒng)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系統(tǒng)的自動狀態(tài)定義在一起，當按下尾座返零方式按鍵之后，系統(tǒng)跳轉到自動狀態(tài)，再按下尾座返零執(zhí)行按鍵之后，尾座執(zhí)行回零動作。
3.2尾座返參考點的執(zhí)行過程
正常的系統(tǒng)軸返參考點時，首先當安裝在機床上的限位開關被壓下時，使參考點減速信號變?yōu)?ldquo;0”該軸移動速度減為0后，機床以固定的低速FL移動（參數(shù)No.1425為返回參考點的FL進給速度），然后當減速限位開關脫開后，減速信號再次變?yōu)?ldquo;1”，機床會以固定進給速度繼續(xù)進給，直到到達第1個柵格點（電子柵格點），并停止，最后確任當前的座標位置到達到位寬度范圍內后，參考點返回結束和參考點確立信號輸出為“1”， 基本步驟的時序圖如下所示。
作為虛擬尾座在執(zhí)行機床返參考點動作時，當尾座移動到限位開關的位置時，由限位開關發(fā)出信號給系統(tǒng)，系統(tǒng)把此信號作為第1個柵格點位置，此時通過PMC程序調用程序(G50 C0)后F60.1變?yōu)?ldquo;1”，機床自動執(zhí)行循環(huán)啟動后F60.1變?yōu)?ldquo;0”，程序運行結束后系統(tǒng)執(zhí)行坐標系偏移,利用工件坐標系G50將該位置設為尾座零點，返參考點動作完成。
為了安全起見，系統(tǒng)上電后出現(xiàn)可編輯“尾座未回零”報警作為提示信息 ，以防止操作人員誤操作出現(xiàn)危險，此外最好將被調用的程序號設為9000號之后的程序，然后更改參數(shù)NO.3202#4、#5實現(xiàn)對該程序進行保護，禁止修改和刪除防止操作人員誤操作將程序改寫發(fā)生事故。
4、實現(xiàn)虛擬尾座控制的條件
（1） 虛擬尾座上必須裝有光柵尺等類似元件。依靠該元件將尾座的行程時時的反饋給CNC與系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳遞，根據(jù)光柵尺的精度，將正確的數(shù)值設置在參數(shù)NO.2084，NO.2085中，相當于標準伺服軸設定的齒輪比。
（2） 數(shù)控系統(tǒng)必須具有光柵尺接口。該接口用來接收由虛擬尾座光柵尺反饋給CNC的信號，并將該信號轉換成液壓尾座的實際位置反映在系統(tǒng)的顯示窗口中。
（3） 數(shù)控系統(tǒng)PMC程序語言必須具有窗口讀功能指令。通過該功能在編程的時候輸入想要尾座移動的距離，PMC就會通過讀窗口功能將程序中要移動的距離讀入PMC，之后與當前坐標進行比較控制尾座前進或者后退，當?shù)竭_預定目標后停止移動。
5、虛擬軸的參數(shù)調試
將外部接線按照系統(tǒng)硬件連接圖接好之后，檢查電源電壓無誤之后，接通電源，導入編好的PMC程序，按表1設定系統(tǒng)參數(shù)后，系統(tǒng)斷電重啟，無報警后在根據(jù)需要進行其他功能調試。（NO.2084,2085根據(jù)光柵尺精度進行設置,）
表1 虛擬軸參數(shù)設置
6 、 結語
虛擬軸可編程尾座的應用不僅提高了機床小批量加工細長軸類零件的效率，還方便客戶組建自動柔性生產線。為那些對自動化要求較高的企業(yè)和客戶提供了選擇空間，對于機床生產制造商而言，則是對數(shù)控系統(tǒng)資源的充分利用，因此該功能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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