FANUC Cs輪廓控制在功能頭定位中的應用

袁 超

（四川長征機床集團有限公司，四川自貢 643020）

現在一些大型機械如龍門式機床、臥式加工中心及鏜銑床等為了實現五面體加工，都配有各種功能銑頭，如90°萬能銑頭、45°萬能銑頭等。以往在FANUC系統中為了實現功能頭的定位，大多使用了主軸的外部多點定向功能。這種功能是通過主軸的位置編碼器返回的一轉信號來實現分度，銑頭每轉一個角度都是一個固定的脈沖值，這樣就需要在PMC中處理主軸的旋轉，主軸就相當于PMC控制軸。如果銑頭分度的角度越小，那么需要確定的定向脈沖值就越多，在PMC及宏程序中的編程就越復雜。因為總共只返回4 096個脈沖（360°=4 096脈沖），所以定位的精度不會太高。

1 Cs功能優點

FANUC Cs輪廓控制是利用αiMZ傳感器、αiBZ傳感器、αiCZ傳感器或者α位置編碼器S，將主軸作為CNC的受控軸處理并進行位置控制。利用該功能，可以進行定位或和其他的伺服軸之間進行插補。也即可以在主軸和伺服軸之間指定直線插補、圓弧插補等指令。由于主軸切換到了Cs輪廓控制，成為了CNC控制的伺服軸，那么主軸的旋轉使用伺服指令就可以了，需要哪個角度就直接指令到哪個角度，不需要PMC處理，簡化了PMC編程。且定位精度高于主軸的外部定向功能，如果系統設定單位是IS－B，那么最小移動單位為0.001 deg。

2 90°功能頭舉例

我廠的GM2000A龍門式數控銑床，配FANUC 31iMA系統，主軸電動機 αi22/7000，主軸位置編碼器αiBZ sensor128，用戶選配90°萬能銑頭。功能頭如圖1所示。

這個90°萬能銑頭有C軸和A軸，其中C軸可以360°任意旋轉，A軸在±90°范圍內進行旋轉。定位角度為5°的整數倍，即每5°的整數倍可進行A、C軸的夾緊和放松操作。A、C軸的旋轉定位都是通過主軸電動機的旋轉定位來實現的。任意一個軸需要旋轉時另一個軸都必須處于夾緊狀態，且A軸的旋轉必須在C軸處于機械零位時。

首先，在系統參數里對主軸進行Cs輪廓控制的設定，并在PMC中進行處理，將信號G27．7置1，主軸由速度控制切換到Cs輪廓控制，CNC返回切換完成信號F44.1。這時，主軸就像其他伺服軸一樣可以進行插補，為了與功能頭的A、C軸區別開來，我們把這個Cs軸命名為CM軸，通過參數3115#0，#1的設定可以在位置畫面看到CM軸的坐標位置。由于現在是CNC控制的伺服軸，CM軸的移動通過插補來完成，在PMC中無需處理，只需處理A、C軸的夾緊放松及一系列的檢測信號。這樣，當A軸夾緊，C軸的端齒盤松開，CM軸的旋轉即是C軸的旋轉;當C軸夾緊，A軸的端齒盤松開，CM軸的旋轉即是A軸的旋轉。通過1個伺服軸的插補就可以實現2個機械軸的定位。A、C軸的插補定位和其他邏輯利用宏程序和變量來實現。程序如下:

這個程序考慮了轉頭時的各種情況:（1）A、C軸都不需要定位，（2）A軸需要定位:①C軸剛好在機械零位;②C軸不在機械零位;（3）A軸不需要定位，C軸需要定位。如有需要，還可以加入功能頭的反向及定位誤差補償、C軸的就近旋轉方向等。然后，將參數6056設為180，就可以使用指令G180來調用O9016這個宏程序。格式如下，定位A、C軸:G180 Cx Ay，只定位C軸:G180 Cx，只定位A軸:G180 Ay。根據機械的情況及功能頭的定位精度要求，可考慮在定位時將信號G71#4、#5置1，使軟啟動/停止有效，速度積分控制無效，這樣在轉頭過程中更平滑，機械沖擊更小。

3 結語

Cs輪廓控制通過伺服插補，提高了位置精度，并簡化了PMC編程，使功能頭的定位更穩定可靠，故障診斷和主軸維護更簡便。

［1］GFZ －63943EN GE Fanuc Series 30i－Model A Connection Manual（Function）功能連接說明書［Z］．FANUC公司．

［2］B －62580EN Fanuc AC Spindle Motor αi Series Parameter Manual主軸參數說明書［Z］．FANUC公司．