基于FANUC系统第四轴功能的实现

温学勇

（苏州大学，江苏苏州215066）

1 引言

我校有6台友嘉产的系统为FANUC Oi MC的加工中心，为了提高机床的加工性能，决定加装第四轴-B轴。这样在加工过程中对象可以旋转，实现一次装夹可对多个面进行加工，提高了效率和位置精度，而且可以四轴联动的同时，对特殊曲面进行加工。

2 加装第四轴的方案

加装四轴后要实现的功能：手动或手轮方式下控制第四轴旋转；自动或MDI方式下，用程序控制第四轴旋转；M25、M26指令控制旋台的夹紧或放松，并且旋台松开才能旋转。

FANUC Oi MC系统可以控制4轴，且可同时控制4个轴。系统不需要升级就可以达到上述功能要求，不需要更换系统，改造成本低，从经济角度来看，为改造带来了可行性。

2.1 需要增加的硬件

（1）潭兴的电脑数控分度盘。减速比：1/90；内部配置：（a）电磁阀（制造商为 SMC；型号为 VZ3140-3G）：控制分度盘，使其夹紧或放松；（b）FANUC 伺服电机：βis8/3000；（c）2个压力开关：（制造商为SMC；型号为IS1000-01-111001）检查夹紧、放松空气状况；（d）1 个接近开关：（制造商为Nippon Barufu，型号为BES-516-325）检测原点信号；

（2）第四轴伺服放大器（βisv 20）;

（3）继电器（制造商为omron，型号为MY2N-J24VDC）。

2.2 PMC地址分配

要确保新选用地址以前没被选用过。

（1）手轮第四轴轴向选择：相关接线加装4轴前已连接好，相关梯形图也已编好；

（2）操作面板上手动第四轴：X6.7，X7.0；加装 4轴前已连接好；

（3）4轴原点信号（接近开关）：X9.3；

（4）旋台夹紧、松开信号（压力开关）：X3.1，X3.3。

2.3 硬件连接

手摇轮第四轴选择以及手动第四轴方向选择信号之前已经连接到PMC。

（1）硬件放置

把分度盘固定在工作台上，第四轴伺服放大器装到电柜箱里靠近其它伺服的地方。把继电器放到电柜箱继电器插槽里。

（2）继电器、电磁阀的连接

如图1所示，继电器线圈接到PMC的地址Y2.6上，它的一个常开串接到电磁阀线圈电路中，电磁阀线圈接110V交流电；

（3）接近开关、压力开关连接

如图2所示，把气体连接到分度盘接气口上。

（4）第四轴放大器连接

图1

图2

图3

如图 3，COP10B 接 第 三轴 COP10A，L1、L2、L3 接200V三相交流电，CX30短接，U、V、W接第四轴电机，JF1与第四轴电机编码器连接，CX19B接24V直流电源，DCC、DCP接制动电阻。

2.4 编梯形图

要使第四轴伺服动作，编梯形图需要控制信号有如下几种：（1）方向选择信号：G100.3、102.3；（2）第四轴锁信号：G130.3（负逻辑有效）；（3）第四轴超程信号：G114.3、G116.3（负逻辑有效）；（4）旋台夹紧、松开信号：Y2.6；通过M25、M26的译码输出控制Y2.6。

在第二级程序里插入梯形图（如图4）。

图4

2.5 第四轴相关参数设定

8130：伺服轴数，设为 4；

1020：产生A轴，设为65；

2023：速度脉冲数，设为8192；

2024：位置脉冲数据，设为12500；

1420：第四轴轴快速进给速度4000；

1421：F0 速度，设为 200；

1423：手动进给速度，设为360；

1424：手动快速进给速度，设为4000；

1850：各轴栅格偏移量，设为1050；

1851：各轴反向间隙补偿量，测得为7；

1620：各轴加减时间常数，设为50；

1818：参考计数器容量及检出倍率设定值：00010001；

1820：指令倍率：2；

2001：位参数 0；

2020：电机号258（由电机型号βis8/3000查FANUC资料得）；

2021：负载惯量比128；

2022：电机旋转方向111；

2084：齿轮比（分子）：1；

2085：齿轮比（分母）：250；

1006#0=1；

1022：基本坐标系中各轴的顺序X1Y2Z3A0；

1023：各轴的伺服轴号X3Y1Z2A4；

1821：电机旋转一周 4°4000；

1825：各轴的伺服环增益：5000；

1826：各轴的到位宽度20；

1827：各轴切削进给到位宽度20；

1828：各轴移动中最大允许位置偏移量3000；

1829：各轴停止时最大允许位置偏移量500；

3 结语

通过上面的硬件连接、梯形图的编制与参数设置操作，就可以实现第四轴的旋转与四轴联动功能。在实际加工中，实现了一次装夹加工多个面，可加工比较复杂的曲面，而且有很高的位置精度，大大提高了机床的性能与效率。

［1］ FANUCoi-mc参数说明书［Z］.