FANUC 0i C/D全閉環(huán)改為半閉環(huán)在數(shù)控機(jī)床維修中的應(yīng)用初探

陳濤++金亮

摘 要：本文介紹了在數(shù)控機(jī)床在維修的過程中應(yīng)用改變閉環(huán)方式的技術(shù)來提升數(shù)控機(jī)床的性能。為了準(zhǔn)確地對數(shù)控機(jī)床光柵尺的故障進(jìn)行判斷，企業(yè)的維修人員將數(shù)控機(jī)床的控制方式由“全閉環(huán)”變成了“半閉環(huán)”，具體的操作為去掉數(shù)控機(jī)床的光柵尺，因此本文主要對去掉數(shù)控機(jī)床的光柵尺步驟進(jìn)行了介紹，還解釋了將數(shù)控機(jī)床的“全閉環(huán)”改成“半閉環(huán)”所設(shè)定的參數(shù)，通過結(jié)合數(shù)控機(jī)床維修的實例，闡述了閉環(huán)改變法在數(shù)控機(jī)床實際維修中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：FANUC 0i C/D全閉環(huán) 半閉環(huán) 數(shù)控機(jī)床 維修 應(yīng)用

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（b）-0003-02

1 將全閉環(huán)改為半閉環(huán)的優(yōu)點

與全閉環(huán)系統(tǒng)相比，開環(huán)控制系統(tǒng)的便利之處在于不需要測量系統(tǒng)的輸出量，開環(huán)的系統(tǒng)控制指的是被控對象與控制裝置之間沒有反向連接，只有正向關(guān)系的控制系統(tǒng)，半閉環(huán)系統(tǒng)擁有全閉環(huán)控制系統(tǒng)以及開環(huán)控制系統(tǒng)兩者的優(yōu)勢。開環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點為操作簡單，組成開環(huán)系統(tǒng)的部件精度較高，因此開環(huán)系統(tǒng)的整體精度也是較高的。但是開環(huán)系統(tǒng)也有不足之處，具體表現(xiàn)是當(dāng)開環(huán)系統(tǒng)存在未知的變化時，容易出現(xiàn)故障，因此將數(shù)控機(jī)床的全閉環(huán)系統(tǒng)改為半閉環(huán)系統(tǒng)有一定的優(yōu)勢。數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，為了避免影響生產(chǎn)的進(jìn)度，在對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行維修的過程中經(jīng)常將全閉環(huán)系統(tǒng)改裝為半閉環(huán)系統(tǒng)來對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行檢修。

2 將控制系統(tǒng)的“全閉環(huán)”改為“半閉環(huán)”的設(shè)定參數(shù)

第一步是要將數(shù)控機(jī)床的參數(shù)PRM1815#設(shè)置為0，在此過程中沒有用到分離性檢測器。第二步是要完成一系列計算機(jī)系統(tǒng)操作：（1）按下SYSEM功能鍵。（2）按下軟功能鍵system。（3）按下翻頁鍵。（4）使用SV-PRM功能軟鍵。（5）按下SV.SET功能軟鍵。最后可進(jìn)入到伺服設(shè)定的系統(tǒng)界面。在伺服界面中對“柔性齒輪比N/M”進(jìn)行修改，N為參數(shù)PRM2084（N），M為參數(shù)PRM2085（M）。數(shù)控機(jī)床的計數(shù)器參考容量為PRM1821，數(shù)控機(jī)床內(nèi)部電機(jī)的反饋脈沖數(shù)為PRM2024。這些都屬于“半閉環(huán)”以及“全閉環(huán)”的控制參數(shù)，在不同的閉環(huán)系統(tǒng)中，這些參數(shù)的設(shè)定值也有所差異。對于半閉環(huán)的數(shù)控機(jī)床來說，其柔性齒輪比為電機(jī)每轉(zhuǎn)所需的位置脈沖數(shù)比1000000，其位置反饋脈沖數(shù)為CNC自動計算的數(shù)值，其參考計數(shù)器容量PRM1821為電動機(jī)每轉(zhuǎn)所對應(yīng)的脈沖數(shù)。對于全閉環(huán)控制系統(tǒng)來說，柔性齒輪比為電機(jī)每轉(zhuǎn)所需的位置脈沖數(shù)與電機(jī)每轉(zhuǎn)分離型檢測裝置位置反饋脈沖數(shù)之比，全閉環(huán)的位置脈沖數(shù)為電機(jī)每轉(zhuǎn)移動量與檢測裝置分辨率之比，全閉環(huán)的參考計數(shù)器容量可以通過兩個參考點標(biāo)記的間隔來計算。

3 將數(shù)控機(jī)床的全閉環(huán)改為半閉環(huán)過程中的難點

要想使用上述計算方法來對數(shù)控機(jī)床的全閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行修改，需要維修人員有一定的英語基礎(chǔ)，這樣才能夠讀懂?dāng)?shù)控機(jī)床面板上面的英文標(biāo)識。還要對數(shù)控機(jī)床的各個基本參數(shù)進(jìn)行掌握，這樣才能在修改控制系統(tǒng)時熟練地應(yīng)用各個參數(shù)，除此之外，維修人員還應(yīng)當(dāng)了解機(jī)床各個參數(shù)的作用，不僅僅要了解參數(shù)對數(shù)控機(jī)床起的好作用，還要知道哪些參數(shù)經(jīng)過修改后會對數(shù)控機(jī)床造成危害。

4 將FANUC 0i C/D全閉環(huán)系統(tǒng)改為半閉環(huán)系統(tǒng)的應(yīng)用實例

第一個例子：某一數(shù)控機(jī)床的FANUC 0i C/D控制系統(tǒng)的X軸應(yīng)用半閉環(huán)控制的方式。其電機(jī)的每轉(zhuǎn)移動量為10mm（絲杠與電機(jī)相連后，滾珠絲杠的螺距即為每轉(zhuǎn)移動量），每轉(zhuǎn)移動量的最小單位是0.001，需要計算出系統(tǒng)坐標(biāo)軸的柔性齒輪比、參考計數(shù)器的具體容量以及電機(jī)的反饋脈沖。

解：根據(jù)上述公式可知，電機(jī)一轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)=最小位移數(shù)×1/電機(jī)每一轉(zhuǎn)移動量，由此得出該參考計數(shù)器的具體容量為10000.其參數(shù)PRM2084為1，PRM2085為100，而其PRM2024（位置反饋脈沖數(shù)）為12500。

第二個例子：某一數(shù)控機(jī)床的直線軸選取串行輸出光柵尺來構(gòu)建全閉環(huán)的控制系統(tǒng)，其最小的移動數(shù)量為0.001mm，數(shù)控機(jī)床內(nèi)部的絲杠螺距10mm，設(shè)置的零脈沖之間的距離為50mm，其光柵尺的分辨率參數(shù)為0.0005，需要求出該數(shù)控設(shè)備的柔性齒輪比、PRM1821的數(shù)值以及機(jī)床電機(jī)的反饋位置脈沖數(shù)值。

解：將數(shù)控機(jī)床的計數(shù)器容量設(shè)置為50000，根據(jù)上述的公式可得其柔性齒輪比為1/2，數(shù)控機(jī)床內(nèi)部電機(jī)的反饋位置脈沖數(shù)為20000。

將上述兩個例子相比較發(fā)現(xiàn)其最小移動單位以及絲杠螺距數(shù)值相同，不同之處在于一個沒有光柵尺，為半閉環(huán)；另外一個為全閉環(huán)，因此對兩者的參數(shù)設(shè)定也是不同的。

5 全閉環(huán)改為半閉環(huán)在數(shù)控機(jī)床維修中的實際應(yīng)用

例子：某一全閉環(huán)系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床低速運轉(zhuǎn)時不會報警，當(dāng)移動X軸時，無論是以什么方式移動過去的，都會進(jìn)行411#報警。

分析：進(jìn)行411#報警的原因是數(shù)控機(jī)床的誤差計數(shù)器顯示出來的誤差值超過了PRM1828設(shè)定的極限值。誤差計數(shù)器的計讀數(shù)值過程為：接收系統(tǒng)的指令，并傳送到誤差計數(shù)器中，通過技術(shù)來對系統(tǒng)進(jìn)行診斷，最后將位置反饋到誤差計數(shù)器中。當(dāng)數(shù)控機(jī)床的伺服軸收到CNC的指令時，其指令值會隨時向脈沖進(jìn)行分配，其反饋值也會隨時被讀入脈沖中，誤差計數(shù)器隨時都可以對誤差值進(jìn)行計算，計數(shù)值數(shù)值過大可能是由于數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的反饋值或者指令值工作異常而導(dǎo)致的，由此出現(xiàn)了411#過大的移動誤差。在反饋環(huán)節(jié)上容易出現(xiàn)411#報警情況，當(dāng)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)全閉環(huán)振蕩以及機(jī)械超載時也容易導(dǎo)致411#報警。由于反饋環(huán)節(jié)設(shè)置不合理而導(dǎo)致信號不能完好地傳遞到數(shù)控系統(tǒng)中的情況有：數(shù)控機(jī)床的編碼器發(fā)生故障、機(jī)床內(nèi)部的光柵尺臟或出現(xiàn)損壞、用來進(jìn)行反饋的電纜出現(xiàn)斷線或者數(shù)控機(jī)床的光柵尺放大器發(fā)生故障。在一些特殊情況下，系統(tǒng)的指令完好發(fā)出，在執(zhí)行的過程中卻發(fā)生問題的情形有：機(jī)床的伺服放大器不能正常工作（驅(qū)動電路損壞、驅(qū)動晶體管被擊穿、電纜虛接、電纜斷線等）、機(jī)床的伺服電機(jī)進(jìn)油、電機(jī)進(jìn)水、導(dǎo)軌缺油、絲桿損傷、導(dǎo)軌損壞、軸承損壞、機(jī)床連軸節(jié)松動等。針對本例來說，可以先行將光柵尺拆除，將全閉環(huán)系統(tǒng)改為半閉環(huán)系統(tǒng)來對數(shù)控機(jī)床的各個部位進(jìn)行檢測。將全閉環(huán)改為半閉環(huán)后，用手動操作的方式將X軸進(jìn)行移動，如果半閉環(huán)系統(tǒng)運作正常則說明是全閉環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)問題。檢測完之后要將光柵尺進(jìn)行清理后放回，并且修復(fù)數(shù)控機(jī)床。

6 結(jié)語

應(yīng)用FANUC 0i C/D系統(tǒng)的機(jī)床不能正常工作的影響因素有很多，在對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行維修時可以將其全閉環(huán)的控制方式改為半閉環(huán)，這種方式可以快速有效地確定數(shù)控機(jī)床的故障部位，為數(shù)控機(jī)床的維修工作帶來了便利，避免因數(shù)控機(jī)床故障而為生產(chǎn)企業(yè)帶來損失，因此這種調(diào)試數(shù)控機(jī)床的方法在許多生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)備維修部門有著廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫惠娟.CKA6150數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)改全閉環(huán)及精度檢測[J].裝備制造技術(shù)，2016（3）：208-210.

[2] 曾艷玲.西門子數(shù)控系統(tǒng)全閉環(huán)改為半閉環(huán)研究[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2016，51（6）：50-51.endprint