项目七及主轴关联参数设定

1、项目七项目七 与主轴关联参数设定与主轴关联参数设定数控机床调试与维修一、主运动实现方式及应用场合一、主运动实现方式及应用场合 1 1数控机床主轴分段无级变速（数控机床主轴分段无级变速（1 1）数控机床在实际生产中，并不需要在整个变速范围内均为恒功率。般要求：在低速段为恒转矩传动恒转矩特性中、高速段为恒功率传动恒功率特性1 1数控机床主轴分段无级变速（数控机床主轴分段无级变速（2 2）为了确保数控机床主轴低速时有较大的转矩和主轴的变速范围尽可能大，有的数控机床在交流电机无级变速的基础上配以齿轮变速，用以解决电机驱动和主轴传动功率的匹配问题，使之成为分段无级变速，如图所示。 1 1数控机床主轴分段

2、无级变速（数控机床主轴分段无级变速（3 3）手动换挡自动换挡1 1数控机床主轴分段无级变速（数控机床主轴分段无级变速（4 4）在带有齿轮变速的分段无级变速系统中：主轴的正、反向启动与停止、制动是由伺服电动机来实现；主轴变速由电动机无级变速与齿轮有级变速相配合来实现；这种配置适合于大中型机床，确保主轴低速时输出大扭矩、 高速时输出恒功率特性的要求。对于这种配置形式，机械设计时都带有主轴换档机构。2 2数控机床主轴带传动变速（数控机床主轴带传动变速（1 1）主轴带传动变速主要是将电机的旋转运动通过带传动传递 给主轴。这种传动方式多见于数控车床和中、小型加工中心，它可 避免齿轮传动时引起的振动与噪声

3、。 这种结构的配置型式如图所示。2 2数控机床主轴带传动变速（数控机床主轴带传动变速（2 2）2 2数控机床主轴带传动变速（数控机床主轴带传动变速（3 3）数控机床主轴带传动变速常用采用多楔带和同步带。多楔带传动综合了带和平皮带的优点，运转时振动小， 发热少，运转平稳，重量轻，因此可在40m/s的线速度 下使用。多楔带与带轮的接触好，负载分布均匀，即使瞬时超载， 也不会产生打滑，而传动功率比带大2030。能够满足加工中心主传动要求的转速、大转矩和不打滑的 条件。楔带安装时需要较大的张紧力，使得主轴和电机承受较大 的径向负载，这是多楔带的一大缺点。2 2数控机床主轴带传动变速（数控机床主轴带传动

4、变速（4 4）3 3调速电机直接驱动主轴传动（调速电机直接驱动主轴传动（1 1）数控机床采用交流主轴伺服电动机直接驱动主轴实现主轴无级变速，如图所示。3 3调速电机直接驱动主轴传动（调速电机直接驱动主轴传动（2 2）3 3调速电机直接驱动主轴传动（调速电机直接驱动主轴传动（3 3）方式一电机直接驱动交流主轴电动机及交流变频驱动装置（笼型感应交流电动机配置矢量变换变频调速系统），由于没有电刷不产生火花，所以使用寿命长，且性能已达到直流驱动系统的水平，甚至在噪声方面还有所降低。因此，目前应用较为广泛。3 3调速电机直接驱动主轴传动（调速电机直接驱动主轴传动（4 4）方式二电主轴主轴直接驱动还有一种

5、方式是内置电动机主轴变速。将调速电动机与主轴合成一体（电动机转子轴即为机床主轴），称为电主轴，这是近年来新出现的一种结构。这种变速方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴的输出转矩较小，电动机发热对主轴精度影响较大。3 3调速电机直接驱动主轴传动（调速电机直接驱动主轴传动（5 5）二、主轴驱动电机与主轴特性二、主轴驱动电机与主轴特性的匹配的匹配1 1主轴驱动电机与主轴特性的匹配（主轴驱动电机与主轴特性的匹配（1 1）数控机床采用交流主轴伺服电动机驱动主轴实现变速，主轴 传递的功率或转矩与转速之间的关系如图所示。当机床处在连续运转状态时，主轴的转速在4373500r

6、min 范围内，主轴传递电动机的全部功率为llkW，为主轴的恒功率 区域。主轴转速在35437rmin范围内，主轴的输出转矩不变，称 为主轴的恒转矩区域。1 1主轴驱动电机与主轴特性的匹配（主轴驱动电机与主轴特性的匹配（2 2）三、主轴分段无级变速换挡方式三、主轴分段无级变速换挡方式 对于分段无级变速主轴，其换档的方式有两种：M型换档T型换档M系列系统可以采用M型和T型两种换档方式，通过参数 3706#4进行设定；如果系统使用恒表面切削速度控制功能，则不管该参数 如何设定，都认为是T型换档。T系列系统则只能使用T型换档。1 1M M型换档方式（型换档方式（1 1）对于M型换档，如同直接由S指令

7、选择一样，CNC依据事先在参数37413744 中定义的各齿轮档的速度范围来选择齿轮档，并且通过使用齿轮档选择信号(GR30，GR20， GR10)通知 PMC 选择相应的齿轮档，同时，CNC 根据选择的齿轮档位输出主轴电机速度。1 1M M型换档方式（型换档方式（2 2）37413744参数设定接受主轴运动信号如”M03 S400;”确定主轴运动对应档位明确档位选择信号GR30，GR20、GR10PMC液压拨叉换挡2 2T T型换档方式（型换档方式（1 1）对于T型换档，由齿轮档选择信号（GR1，GR2）确定机床 当前使用的齿轮档（共4个齿轮档）。由加工者决定如何使用各齿轮档位，CNC 输出

8、与齿轮档 位相对应的速度指令。3 3两种换档方式的区别（两种换档方式的区别（1 1）M型换档和T型换档的最大区别在于：M型换档会根据设定各档位的最高转速，发出换档信号 （GR30，GR20，GR10），结合PMC 控制外围换档机 构(液压、电器驱动件等)选择合适档位工作；T型换档，需要在主轴转动之前，人为切换主轴档位机 构，并处理与之对应的齿轮档位信号（GR1，GR2）， 使得CNC 输出与齿轮档位相对应的速度指令。4 4主轴最大、最小钳制速度确定（主轴最大、最小钳制速度确定（1 1）根据主轴电机的具体型号，可以确认主轴电机的最大转速；在主轴电机初始化完成后，该值自动设定在参数4020中；对于

9、M系列系统，实际电机输出最大转速和最低转速和参 数3736 及参数3735设定有关，这两个参数作为串行主轴 数字量输出的钳制条件；主轴电机最大、最小钳制速度与参数设置对应关系如图所 示。4 4主轴最大、最小钳制速度确定（主轴最大、最小钳制速度确定（2 2）4 4主轴最大、最小钳制速度确定（主轴最大、最小钳制速度确定（3 3）一般情况下，我们需要钳制主轴电机速度，都可以通过参数3735、3736实现，而参数4020（电机最高转速）就使用电机初始化默认设定值。5 5主轴各档位最高转速确定（主轴各档位最高转速确定（1 1）根据主轴电机的最大转速和高低档位的变速比，可以确定各档位的主轴最高转速，每一档

10、位的主轴最高转速设定在参数37413744 中。5 5主轴各档位最高转速确定（主轴各档位最高转速确定（2 2） 示例2-11 使用8/8000i主轴电机，第一档变比为0.245，第二档变比为0.865，设置主轴电机最大、最小钳制速度参数3736、参数3735，各档位最高转速参数3741及参数3742。5 5主轴各档位最高转速确定（主轴各档位最高转速确定（3 3）参数3735 的设定：参数3735 设定为50，为主轴电机最低 钳制速度。参数3736 的设定：参数3736 按照下面表达式进行设定：如果主轴电机最高钳制速度即为主轴电机最高转速，则参数 3736设定为4095。40953736主轴电机

11、最高转速主轴电机最高钳制速度设定值参数5 5主轴各档位最高转速确定（主轴各档位最高转速确定（3 3）参数3741、3742的设定： 参数3741用于确定第一档主轴的最高转速，设定值为 80000.245=1960； 参数3742用于确定第二档主轴的最高转速，设定值为 80000.8656920。注意： 各档位主轴最高转速如果设定不准确，将会造成实际主 轴转速不正确。6 6M M型换档类型（型换档类型（1 1）根据切换档位速度点的不同，M 型换档又分为：A型换档B型换档通过参数3705#2进行A型换档或B型换档方式设定。6 6M M型换档类型（型换档类型（2 2）（1）A 型换档 当NO.370

12、5#2=0时，确定为A 型换档，表明切换档位的速度点为每一档的最高速度。如图所示。6 6M M型换档类型（型换档类型（3 3）6 6M M型换档类型（型换档类型（4 4）图中：A、B、C 分别为设定在参数37413743 中每一档位的 最高转速；Vmin为设定在参数3735中的主轴电机最小钳制速度； Vmax为设定在参数3736 中的主轴电机最大钳制速度。6 6M M型换档类型（型换档类型（5 5） 示例2-12 使用8/8000i主轴电机，第一档变比为0.245，第二档变比为0.865，进行相关参数设定。1）参数3735 设定为50；2）3736 设定为4095；3）参数3741设定值为80

13、000.245=1960；6 6M M型换档类型（型换档类型（6 6） 示例2-12 使用8/8000i主轴电机，第一档变比为0.245，第二档变比为0.865，进行相关参数设定。4）参数3742设定值为80000.8656920；5）参数3705#2 设定位0，表明使用A方式换档；6）第一档切换档位速度点为1960，第二档切换档位速度点 为6920。 当指定S代码时，S代码速度值和1960以及6920比较，确定 对应的运行档位，系统自动发出GR30、GR20、GR10信号， 结合该信号，在PMC中进行处理并驱动外围换档机构。6 6M M型换档类型（型换档类型（7 7）（2）B 型换档 当NO

14、.3705#2=1时，确定为B型换档，表明切换档位的速度点低于每一档的最高速度，如图所示。6 6M M型换档类型（型换档类型（8 8）6 6M M型换档类型（型换档类型（9 9）档位12切换点速度设定（数字量设定）对应参数3751；档位23切换点速度设定（数字量设定）对应参数3752。6 6M M型换档类型（型换档类型（1010） 示例2-13 使用8/8000i 主轴电机，第一档变比为0.245，第二档变比为0.865，进行相关参数设定。1）参数3735设定为50；2）参数3736设定为4095；3）参数3741 设定为80000.245=1960，参数3742 设定 为80000.8656

15、920；4）参数3705#2 设定位1，表明使用B方式换档；6 6M M型换档类型（型换档类型（1111） 示例2-13 使用8/8000i 主轴电机，第一档变比为0.245，第二档变比为0.865，进行相关参数设定。5）要求设计档位12 的切换速度点为1500，档位23 切换 速度点为4000，各档位切换点速度设定值按照下面的公式 计算：4095该档位最高转速某档位切换点速度值各档位速度切换点设定31344095196015003751设定值参数23674095692040003752设定值参数四、主轴电动机类型及型号规格四、主轴电动机类型及型号规格FANUC数控系统配置主轴电机类型分为：i

16、系列i系列Ci系列1 1ii主轴电机常用系列及特征（主轴电机常用系列及特征（1 1）FANUC i主轴电机常用系列及其特征如表所示。1 1ii主轴电机常用系列及特征（主轴电机常用系列及特征（2 2）系列系列（SeriesSeries）额定输出额定输出（Rated outputRated output）特征特征（FeatureFeature）适用机床适用机床（Example of Example of applicable applicable machinemachine）i0.55 to 45机床主轴标准电机车床和加工中心iP5.5 to 30能够实现超范围恒定输出(HV)i0.55 to

17、100i系列适用400V电源iT1.5 to 22用于加工中心主轴加工iL7.5 to 30液体冷却主轴，直接用于高精密加工中心机床主轴2 2ii主轴电机常用规格主轴电机常用规格 （1 1）i主轴电机常用规格如表所示。2 2ii主轴电机常用规格主轴电机常用规格 （2 2）连续额定输出iiPiTiLi(HV)i(HV)iP(HV)iT(HV)iL0.550.5/10000i0.5/10000HVi1.11/10000i1/15000i1/10000HVi1.51.5/10000i1.5/15000i1.5/15000iT1.5/10000HVi1.5/15000HViT2.22/10000i2/

18、15000i2/15000iT2/10000HVi2/15000HViT3.73/10000i3/12000i3/12000iT3/10000HVi3/12000HViT5.56/10000i6/12000i12/6000iP6/12000iT6/10000HVi6/12000HViT3 3主轴电机代码、电机型号及主轴放大主轴电机代码、电机型号及主轴放大 器匹配（器匹配（1 1）主轴电机代码、主轴电机型号及主轴放大器匹配关系如表所示。3 3主轴电机代码、电机型号及主轴放大主轴电机代码、电机型号及主轴放大 器匹配（器匹配（2 2）电机代码电机型号放大器型号336iI3/10000（2000/10

19、000min-1）iSVSP*-7.5337iI3/10000（2000/10000min-1）iSVSP*-11338iI3/10000（2000/10000min-1）iSVSP*-15333iI6/10000（2000/10000min-1）iSVSP*-11339iI6/10000（2000/10000min-1）iSVSP*-15341iI8/10000（2000/10000min-1）iSVSP*-11342iI8/10000（2000/10000min-1）iSVSP*-15343iI12/8000（2000/8000min-1）iSVSP*-15350iIP15/6000（12

20、00/6000min-1）iSVSP*-11351iIP15/6000（1200/6000min-1）iSVSP*-15353iIP18/6000（1000/6000min-1）iSVSP*-11352iIP18/6000（1000/6000min-1）iSVSP*-15五、主轴参数设定流程五、主轴参数设定流程 1 1确定与主轴参数设定相关部件规格（确定与主轴参数设定相关部件规格（1 1）在进行主轴参数设定前，应确定与主轴硬件连接相关部件型号规格，具体如下：CNC型号规格；主轴电机型号；电源模块型号；主轴放大器型号;主轴检测系统型号规格。2 2主轴参数设定流程（主轴参数设定流程（1 1）2 2

21、主轴参数设定流程（主轴参数设定流程（2 2）在参数4133中输入电机代码；把3111#1设定为1显示SP设定软键；把4019#7设定为1执行主轴参数初始化设定；断电后再上电；系统自动加载部分主轴电机参数；然后再参考主轴参数说明书，对诸如主轴串行输出类型、 主轴运行最高、最低钳制速度、主轴换挡方式、主轴反 馈装置、主轴准停等参数进行手工设定。六、六、“主轴设定主轴设定”画面操作画面操作1 1进入主轴设定画面（进入主轴设定画面（1 1）进入主轴设定画面步骤如下：1）在急停状态下接通数控系统电源；2）按下功能键 几次，进入”参数设定支援”画 面， 如图所示；SYSTEM1 1进入主轴设定画面（进入主

22、轴设定画面（2 2）1 1进入主轴设定画面（进入主轴设定画面（3 3）进入主轴设定画面步骤如下：3）选择“主轴设定”，即进入主轴设定画面如图所示。1 1进入主轴设定画面（进入主轴设定画面（4 4）4056405937413744402040212 2“主轴设定主轴设定”画面参数说明（画面参数说明（1 1）（1）齿轮选择 显示机床一侧的齿轮选择状态。 参数值设定选择如表所示。2 2“主轴设定主轴设定”画面参数说明（画面参数说明（2 2）齿轮选择离合器/齿轮信号CTH1nCTH1n1002013104112 2“主轴设定主轴设定”画面参数说明（画面参数说明（3 3）（2）主轴 选择属于相对于哪个主

23、轴的数据，参数设定值如表所示。2 2“主轴设定主轴设定”画面参数说明（画面参数说明（4 4）主轴设定主轴选择S11第1主轴S21第2主轴S31第3主轴2 2“主轴设定主轴设定”画面参数说明（画面参数说明（5 5）（3）其它项目对应参数 “齿轮比”、“主轴最高速度”、“C轴最高速度”对应参数号如表所示。2 2“主轴设定主轴设定”画面参数说明（画面参数说明（6 6）S11:第1主轴S21:第2主轴S31:第3主轴齿轮比 (HIGH) 405640564056齿轮比 (MEDIUM HIGH) 405740574057齿轮比 (MEDIUM LOW) 405840584058齿轮比 (LOW) 40

24、5940594059主轴最高速度 (齿轮1) 374137413741主轴最高速度 (齿轮2) 374237423742主轴最高速度 (齿轮3) 374337433743 主轴最高速度 (齿轮4) 374437443744电机最高速度 402040204020C轴最高速度402140214021七、其它主轴参数设定七、其它主轴参数设定1 1主轴数设定相关参数主轴数设定相关参数37013701（1 1）ISI、SS2联合设定路径内的主轴数，如表所示。3701 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 #0SS2ISI1 1主轴数设定相关参数主轴数设定相关参数37013701（2 2）SS2ISI

25、路径内的主轴数0101100011022 2齿轮选择相关参数齿轮选择相关参数37053705（1 1）（1）SGB 齿轮换档切换点的选择1）3705#2=0时，对应于参数（NO.37413743）（各 齿轮的最大转速）进行齿轮的选择（方式A）。2）3705#2=1时，对应于参数（NO.37513752）（各 齿轮切换点的主轴速度）进行齿轮的选择（方式B）。3705 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 #0 SFASGBESFESFSFANSFEVSSGTSGTSGBGST3 3主轴齿轮选择方式、主轴旋转方主轴齿轮选择方式、主轴旋转方向相关参数向相关参数37063706（1 1）（1）GT

26、T 主轴齿轮选择方式。1）3706#4=0时，选择M型换挡方式。2）3706#4=1时，选择T型换挡方式。3706 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 #0 CWMMPACWMORMGTTPCSMPATCWTCWORM3 3主轴齿轮选择方式、主轴旋转方主轴齿轮选择方式、主轴旋转方向相关参数向相关参数37063706（2 2）（2）CWM、TCW 联合确定主轴速度输出时的电压极性，具体如表所示。3706 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 #0 CWMMPACWMORMGTTPCSMPATCWTCWORM3 3主轴齿轮选择方式、主轴旋转方主轴齿轮选择方式、主轴旋转方向相关参数向相关参

27、数37063706（3 3）TCWCWM电压极性00M03、M04均为正01M03、M04均为负10M03为正、M04为负11M03为负、M04为正4 4与恒线速、主轴倍率相关参数与恒线速、主轴倍率相关参数37083708（1 1）（1）SOC 周速恒定中（G96方式）基于主轴最高转速钳制指令（M系列：G92 S ；T系列：G50 S ;）的速度钳制。1）3708#5=0时，在应用主轴速度倍率前执行。2）3708#5=1时，在应用主轴速度倍率后执行。3708 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 #0 TSOSATSARSARTSOSOCSOC4 4与恒线速、主轴倍率相关参数与恒线速、主轴

28、倍率相关参数37083708（2 2）（2）TSO 螺纹切削、攻丝循环中的主轴倍率。1）3708#6=0时，无效，被固定在100%上。2）3708#6=1时，有效。3708 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 #0 TSOSATSARSARTSOSOCSOC5 5主轴倍率信号选择相关参数主轴倍率信号选择相关参数3713 3713 （1 1）（1）EOV 是否使用各主轴倍率信号。1）3713#4=0时，不使用。2）3713#4=1时，使用。3713 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 #0EOVMSCMPC6 6主轴电机类型相关参数主轴电机类型相关参数37163716（1 1）（1）

29、A/SS 主轴电机种类选择。1）3716#0=0时，模拟主轴。2）3716#0=1时，串行主轴。3716 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 #0A/SS7 7主轴配置相关参数主轴配置相关参数37173717（1 1）此参数设定分配给各主轴的主轴放大器号，具体如下：1）0：放大器尚未连接；2）1：使用连接于1号放大器号的主轴电机；3）2：使用连接于2号放大器号的主轴电机；4）3：使用连接于3号放大器号的主轴电机。3717各主轴的主轴放大器号7 7主轴配置相关参数主轴配置相关参数37173717（2 2）需要注意的是：在使用模拟主轴的情况下，请在主轴配置的最后设定模拟主轴。如：数控系统共控

30、制3台主轴，串行主轴2台，模拟主轴1台，则将模拟主轴放大器号的设定值设定为3。3717各主轴的主轴放大器号8 8主轴显示相关参数主轴显示相关参数37183718（1 1）此参数设定在位置显示画面等上添加到主轴速度显示中的下标。3718串行主轴或模拟主轴的主轴显示下标9 9位置编码器相关参数位置编码器相关参数37203720（1 1）此参数用于设定位置编码器的脉冲数。3720位置编码器的脉冲数1010主轴电机最低钳制速度相关参数主轴电机最低钳制速度相关参数37353735（1 1）此参数用于设定主轴电机的最低钳制速度，设定值按照以下表达式计算：3735主轴电机的最低钳制速度4095主轴电机最大转

31、速度主轴电机的最低钳制速设定值1111主轴电机最高钳制速度相关参数主轴电机最高钳制速度相关参数37363736（1 1）此参数用于设定主轴电机的最高钳制速度，设定值按照以下表达式计算：3736主轴电机的最高钳制速度4095主轴电机最大转速度主轴电机的最高钳制速设定值1212分段无级变速主轴最大转速相关分段无级变速主轴最大转速相关参数参数3741374137443744（1 1）3741374237433744与齿轮1对应的各主轴最大转速 与齿轮2对应的各主轴最大转速与齿轮3对应的各主轴最大转速与齿轮4对应的各主轴最大转速1212分段无级变速主轴最大转速相关分段无级变速主轴最大转速相关参数参数3

32、741374137443744（2 2）这组参数用于设定与每个齿轮对应的主轴最大转速，如图所示。1212分段无级变速主轴最大转速相关分段无级变速主轴最大转速相关参数参数3741374137443744（3 3）1313主轴换挡切换点速度相关参数主轴换挡切换点速度相关参数3751375137523752（1 1）3751齿轮1-齿轮2的切换点主轴电机速度3752齿轮2-齿轮3的切换点主轴电机速度1313主轴换挡切换点速度相关参数主轴换挡切换点速度相关参数3751375137523752（2 2）此参数设定齿轮切换方式B情形下齿轮切换点的主轴电机速度，设定值按照以下表达式计算：4095主轴电机最大

33、转速转速齿轮切换点的主轴电机设定值1414恒线速加工主轴最低转速相关参恒线速加工主轴最低转速相关参数数37713771（1 1）此参数用于设定周速恒定方式（G96）中主轴最低转速。在进行恒速加工时，当主轴转速小于或等于参数设定转速时，主轴转速被钳制在参数设定的转速上。3771周速恒定方式（G96）中主轴最低转速1515主轴最高转速相关参数主轴最高转速相关参数37723772（1 1）此参数用于设定主轴最高转速。当指定了超过主轴参数设定最高转速，以及在通过应用主轴速度倍率使得主轴转速超过了上限转速时，主轴实际转速被钳制在参数设定的上限转速上。3772主轴最高转速八、主运动检测装置配置及八、主运动检测装置配置及相关参数设置相关参数设置 1 1检测装置类型（检测装置类型（1 1）关于主运动检测装置，按照安装位置的不同，分为：电机传感器主轴传感器1 1检测装置类型（检测装置类型（2 2）（1）电机传感器 常用电机传感器有：1）Mi传感器；2）MZi传感器；3）内装式电机的BZi传感器；4) 内装式电机的CZi传感器；硬件连接时，这些传感器连接于主轴放大器的JYA2接口。1 1检测装置类型（检测装置类型（3 3）（2）主轴传感器 常用主轴传感器有：1）位置编码器；2）位置编码器S；3）分离式BZ i传感器；4) 分离式CZ i传感器；硬件连接时，这些传感器连接于主轴放大器的JYA