数控机床调试与维修（中英双语版）课件 第3章  FANUC 0I-F进给伺服系统参数设定

第3章FANUC0I-F进给伺服系统参数设定任务1FANUCΒI系列伺服单元的连接任务2进给伺服系统初始化参数设定任务3进给伺服系统调整与优化设置任务4进给伺服系统伺服通道FSSB设定任务5进给伺服系统诊断与报警故障任务6数控机床返回参考点故障任务1FANUCΒI系列伺服单元的连接1.数控机床进给伺服系统数控机床的进给伺服系统属于位置控制伺服系统，数控系统控制进给轴的“位置控制”和“插补”。全闭环数控系统的进给伺服控制系统有三个环节，位置环（外环）；速度环（中环）；电流环（内环）。在三环系统中，位置环的输出是速度环的输入；速度环的输出是电流环的输入；电流环的输出直接控制功率变换单元，这三个环的反馈信号都是负反馈。任务1FANUCΒI系列伺服单元的连接2.FANUCβi系列伺服系统构成FANUCβi系列伺服系统由以下组件构成：1）伺服放大器模块SVM；

2）AC线路滤波器；3）连接电缆（FSSB）；4）伺服电动机；5）熔断器；6）电源变压器。任务1FANUCΒI系列伺服单元的连接3.FANUCβi系列伺服单元的连接数据总线控制电源伺服单元上电回路伺服电机动力电源连接伺服电机反馈的连接急停与MCC连接急停回路的连接任务1FANUCΒi系列伺服单元的连接4.数控机床进给伺服系统-半闭环系统半闭环控制系统，进给伺服电动机的内装编码器的反馈信号即为速度反馈信号，同时又作为丝杠的位置反馈信号。半闭环控制系统的特点：稳定性高。位置控制的精度相对不高，不能消除伺服电动机与丝杠的连接误差及传动间隙。任务1FANUCΒi系列伺服单元的连接5.数控机床进给伺服系统-全闭环系统数控机床采用分离型位置检测装置作为位置反馈信号，即为全闭环控制伺服系统。此时，进给伺服系统的速度反馈信号来自伺服电动机的内装编码器信号，位置反馈信号是来自分离型位置检测装置的信号。优点：位置控制精度相对高，精度由位置检测装置精度决定（目前光栅尺的精度有1μm、0.5μm、0.1μm）。缺点：全闭控制相对稳定性不高，易出现系统振荡现象，伺服调整比较困难。任务1FANUCΒi系列伺服单元的连接6.FANUC系统伺服放大器的分类交流伺服放大器伺服单元（SVU）α系列伺服单元β伺服单元具有串行数字接口具有伺服总线接口具有I/OLink接口伺服模块（SVM）βi伺服单元（COP10A/COP10B）接口具有I/OLink接口α系列伺服模块αi系列伺服模块任务1FANUCΒi系列伺服单元的连接7.FANUC系统伺服放大器的分类α系列伺服单元β系列伺服单元βi系列伺服单元α系列伺服模块αi系列伺服模块任务1FANUCΒi系列伺服单元的连接8.FANUC系统βi系列伺服单元任务1FANUCΒi系列伺服单元的连接9.FANUC系统βi系列伺服单元端子功能L1、L2、L3：主电源输入端接口，三相交流电源200V、50/60Hz。U、V、W：伺服电动机的动力线接口。DCC、DCP：外接DC制动电阻接口。CX29：主电源MCC控制信号接口。CX30：急停信号（*ESP）接口。CXA20：DC制动电阻过热信号接口。CX19A：DC24V控制电路电源输入接口。连接外部24V稳压电源。CX19B：DC24V控制电路电源输出接口。连接下一个伺服单元的CX19A。C0P10A：伺服高速串行总线（FSSB）接口。与下一个伺服单元的C0P10B连接（光缆）。C0P10B：伺服高速串行总线（FSSB）接口。与CNC系统的C0P10A连接（光缆）。JX5：伺服检测板信号接口。JF1：伺服电动机内装编码器信号接口。CX5X：伺服电动机编码器为绝对编码器的电池接口。任务1FANUCΒi系列伺服单元的连接10.βi伺服单元OiMateTB数控系统连接图任务2进给伺服系统初始化参数设定1.进给伺服系统参数设定条件在进行进给伺服系统参数初始化设定之前首先需要确定信息有：数控系统类型例：0iMate-D伺服电动机型号名称例：βi4/4000电机内置编码器种类例：αiA1000分离式检测器的有无例：无电动机每转1圈机床移动量：例：10mm/每转1圈机床的检测单位例：0.001mmNC的指令单位例：0.001mm任务2进给伺服系统初始化参数设定2.进给伺服系统参数初始化设定步骤在急停状态下接通电源，设NO.3111#0=1，显示伺服设定画面;电机号设定（NO.2020）：读取伺服电机标签上电机规格号和电动机型号名，电动机型号实例;设定AMR（电枢倍增比）：设定为“00000000”;设定CMR（指令倍乘比）：CMR决定由CNC输入伺服的移动量的指令倍率；注：数控车床的X轴通常采用直径编程：1；数控铣床和加工中心：2;任务2进给伺服系统初始化参数设定2.进给伺服系统参数初始化设定步骤设定柔性进给变比N/M（电子齿轮比或柔性齿轮比或F.FC)：确定机床的检测单位。常设值;设定电机转动方向：设定值是对着电动机轴一侧看电机旋转方向：111逆时针旋转；-111顺时针旋转;设定速度脉冲数：串行编码器设定8192；

位置脉冲数：半闭环伺服系统，设定12500；

全闭环伺服系统，按电动机一转来自分离型检测装置的位置脉冲数设定；设定参考计数器的容量;关闭NC电源，并再次接通，则伺服参数自动设定。任务3进给伺服系统调整与优化设置3.3.1进给伺服系统参数调整画面一般用户都忽略FANUC数控系统提供的进给伺服系统调整画面，其实这方面的调整对机床的性能很重要，必需根据实际机床的状况仔细调整。调整画面按键：按[SYSTEM][SV-PRM][SV-TUN]。任务3进给伺服系统调整与优化设置3.3.2FANUC0iD数控系统常用伺服系统调整参数参数号符号含义1815#1OPT位置检测器是否用绝对脉冲编码器1815#5APC是否使用分离型脉冲编码器或直线尺1825各轴的伺服环增益1826各轴到位宽度1827各轴切削进给的到位宽度1828各轴移动中的最大允许位置偏差量1829各轴停止中的最大允许位置偏差量1830各轴关断时允许的最大位置偏差1851各轴反相间隙补偿量1620每个轴的快速移动直线加/减速的时间常数T每个轴的快速移动铃型加/减速的时间常数（T1）1621每个轴快速移动的钟型加／减速时间常数1622各轴加减速时间常数1624每轴的手动连续进给指数函数形加减速时间常数1625每轴的手动连续进给指数形加减速FL速度任务4进给伺服系统伺服通道FSSB设定FANUC数控系统通过高速串行总线(FSSB)与伺服放大器连接。FSSB用一条光缆串联数控装置三个主要的功能部件:CNC；伺服放大器；光栅尺，并承接3者之间的数据双向传输。3.4.1FANUCFSSB伺服通道设定1)AMP设定画面AMP参数设定画面任务4进给伺服系统伺服通道FSSB设定3.4.1FANUCFSSB伺服通道设定2)AXIS设定画面AXIS设定画面任务5进给伺服系统诊断与报警故障3.5.1进给伺服系统自动运行诊断

FANUC数控系统提供了进给伺服系统的自动运行诊断画面,监测数控机床伺服轴的各个动作的运行情况，CNC诊断画面中000～016诊断号是与自动运行有关信号监控，任何一位为1的时候，均会影响零件加工的自动运行。任务5进给伺服系统诊断与报警故障3.5.2数控系统伺服系统控制诊断FANUC数控系统提供伺服系统控制诊断画面，发生伺服报警时，诊断画面上显示出报警的细节，根据信息查找伺服报警的原因，采取适当的措施。按钮：按SYSTEM键。按[诊断]软键、显示诊断画面。任务5进给伺服系统诊断与报警故障3.5.3进给伺服系统的常见故障超程过载窜动爬行振动伺服电机不转位置误差漂移任务6数控机床返回参考点故障3.6.1数控机床返回参考点（REF）动作要在机床上进行零件的自动加工，必须建立起机床坐标系（MCS），回参考点就是为了建立机床坐标系而进行的操作。进行回参考点操作，把机床自动、准确地移动到固定点上，在这个位置上换刀以及进行工件坐标系（WCS）设定。可以消除丝杠间隙的累计误差及丝杠螺距误差补偿对加工的影响。任务6数控机床返回参考点故障3.6.2减速档块方式返回参考点阶段1：寻找减速档块

在回参方式REF下，按轴移动键，轴以快速（No.1420设定）移动寻找减速档块，当撞上减速档块后按设定低速（No.1425设定）移动，进入阶段2。

阶段2：与零脉冲同步

当减速档块释放后，开始寻找零脉冲，并在栅格位置停止。同时返回参考点结束信号被送出。1个栅格的距离等于检测单位×参考计数器容量。任务6数控机床返回参考点故障3.6.6返回参考点的故障诊断思路故障类型1：找不到参考点，超差报警（1）机床回零过程无减速动作或一直以减速回零，多数原因为减速开关及接线故障。（2）机床回零动作正常，系统得不到一转信号。原因可能是电动机编码器及接线或系统轴板故障。故障类型2：找不准参考点，参考点有偏差（1）减速挡块偏移（2）栅格偏移量参数设定不当（3）参考计数器容量参数设定不当（4）位置环增益设定过大（5）编码器或轴板不良任务6数控机床返回参考点故障3.6.7返回参考点常见故障案例故障1：机床返回参考点发生位置偏移(1)偏离参考点一个栅格距离(2)偏离参考点任意位置，即偏离一个随机值(3)微小偏移故障2：机床在返回参考点时发出超程报警(1)无减速动作(2)返回参考点过程中有减速，以切断速度移动(或改

变方向移动)到触及限位开关而停机。(3)返回参考点过程有减速，且有返回参考点标记指

定的返回基准脉冲出现后的制动到零速时的过程，

但未到参考点就触及限位开关而停机。谢谢！任务1FANUCΒI系列伺服单元的连接3.1.1数控机床进给伺服系统全闭环位置控制进给伺服系统结构图返回任务1FANUCΒI系列伺服单元的连接3.1.2FANUCβi系列伺服系统构成FANUCβi系列伺服系统的构成返回任务1FANUCΒI系列伺服单元的连接3.1.3FANUCβi系列伺服单元的连接FANUCβi系列伺服单元综合连接图返回任务2进给伺服系统初始化参数设定伺服设定画面返回任务2进给伺服系统初始化参数设定电动机号设定（NO.2020）：返回任务2进给伺服系统初始化参数设定通过电动机每转移动量和“柔性进给变比”的设定，确定机床的检测单位。半闭环伺服系统：

外部脉冲当量分子(N)=

外部脉冲当量分母(M)

电机每转-圈机床移动距离或角度所对应的内部脉冲当量1000000例1:某数控车床的X轴伺服电动机与进给丝杠直连,丝杠的螺距为6mm,伺服电动机为αc6/2000.N/M=6000/1000000=3/500例2:某数控铣床X、Y轴伺服电动机与进给丝杠采用1:2齿轮比连接,进给丝杠的螺距为10mm,伺服电动机为αc12/2000.

N/M=10000×0.5/1000000=1/200下一页任务2进给伺服系统初始化参数设定全闭环伺服系统：

N/M=(伺服电动机一转所需的位置反馈脉冲数/电动机一转分离型检测装置位置反馈的脉冲数)的约分数例1:某数控车床的Z轴伺服电动机与进给丝杠采用1:1齿轮且通过同步齿形带连接,Z轴丝杠端安装一个独立位置编码器作为Z轴的位置检测信号,编码器一转发出2000脉冲,丝杠的螺距为6mm,伺服电动机为αc6/2000.

N/M=6000/2000×4=3/4例2:某数控铣床X、Y、Z轴伺服电动机与进给丝杠直连,X、Y、Z轴采用光栅尺作为位置检测，光栅尺的检测精度为0.5μm,进给丝杠的螺距为12mm,伺服电动机为α12/2000.

N/M=12000/(12000÷0.5)=1/2返回任务2进给伺服系统初始化参数设定柔性进给变比N/M常设定值返回任务2进给伺服系统初始化参数设定3.2.3进给伺服系统参数初始化设定步骤6.设定电机转动方向：机床正方向移动方向设定返回任务2进给伺服系统初始化参数设定设定参考计数器的容量：使用栅格信号回参考点及使用无挡块回参考点设定参数时，为了以电动机每转为1次的比例生成栅格信号，需要设定参考计数器的容量（计数器的最大值=电动机转1转）。根据参考计数器的容量，每隔该容量脉冲数溢出产生一个栅格脉冲，栅格（电气栅格）脉冲与光电编码器中一转信号（物理栅格）通过NO.1850参数偏移后，作为回零的基准栅格，调试时默认为3000。

参考计数器=电动机每转一圈所需的位置脉冲或其整数分之一（电动机的一转脉冲）所以：

参考计数器＝栅格间隔/检测单位

栅格间隔＝脉冲编码器1转的移动量返回任务3进给伺服系统