数控机床控制系统检测调试与维护项目四课件

项目四数控机床整机调试

任务一数控机床机电联调

设备资料CK6140数控车床XH714立式加工中心FANUC0imateC维修手册FANUC0imateC参数手册XH714立式加工中心电气图册工作准备任务引入和讨论任务说明正确设置数控机床硬限位和软限位；进行数控机床回参考点功能的调试软限位——参数设定限位；硬限位——行程开关限位。回参考点——让机床各轴回到机床某一固定点上，以建立机床坐标系软限位采用软件计算的方式进行限位。即参数设置、CNC自动判断进行超程检测的方法。当机床位置超出机床参数设定范围时，机床减速并停止移动，并有相应的报警信号出现在机床通电、执行过返回参考点操作后，上述软限位参数方起作用。必备知识硬限位采用行程开关，通过电气控制方式进行限位。即机床坐标轴的实际位置超出了允许的范围，触发对应的行程限位开关，向数控系统发出超程信号，通过电气控制的方式，迫使机床坐标轴立即停止移动。软限位和硬限位的关系

软限位的设置不能超过硬限位的设置，否则软限位的功能不会起到作用，设置的软限位参数也就没有意义。最大正向软限位最小负向软限位软限位范围硬限位信号的使用

硬限位信号对机床的控制作用应为“用断电的方式停车”和“切断被控制器件的所有通电导线”，一般和急停信号串联。位置检测装置

位置检测装置的作用和分类

作用：检测运动部件位移并将信号反馈至数控系统分类：原理——增量式、绝对式工作方式——直接式和间接式检测对象——直线型（如光栅尺）和回转型（如脉冲编码器）光电脉冲编码器增量型编码器伺服电机的位置检测；伺服电机的速度检测。机床停电后，必须重回原点。参考点机械原点：基本机械坐标系的基准点，机械零部件一旦装配完毕，机械原点随即确立；电气原点：由机床所使用的检测反馈元件所发出的栅点信号或零标志信号确立的参考点。执行返回参考点操作，使机械原点和电气原点重合，成为机床机械上固定的点，该点即是机床的坐标系零点，也称机床参考点。参考点的作用

返回参考点机床通电后，使机械原点和电气原点重合，成为机床机械上固定的点的过程，称为返回参考点操作。作用

建立数控机床的工作坐标系；只有在数控机床正确回到零点位置后，数控机床的各种刀具补偿、间隙补偿、轴向补偿、螺距补偿等功能才能发挥正确作用返回参考点的操作方法在配置FANUC系统的数控机床上，手动回参考点可按如下步骤进行：1．选择ZRN（zeroreturn）工作方式或按HOME键，选择回参考点方式；2．按住对应坐标轴的移动键，如按+X键，+Y键或+Z键，持续按住直到回参考点整个过程结束。在回参考点之前，机床轴所在位置离参考点的距离不能太近，应保证伺服电机转动两转以上，如大于20mm，以免不能正常返回参考点。回参考点动作过程

FANUC系统实现回参考点操作必须满足的条件（1）回参考点（ZRN）方式有效：对应PMC地址G43.7=1，同时G43.0（MD1）和G43.2（MD4）同时为1；（2）对应轴的进给（+J/-Jx）有效：对应PMC地址G100-G102为1；（3）对应减速开关触发（*DEC）：对应PMC地址X9.0-X9.3或G196.0-3的状态从“1”到“0”再到“1”；（4）栅格信号被读入，找到参考点；（5）参考点建立，CNC向PMC发出完成信号ZPn及ZPFn，相应的PMC地址F094和F120置1。回参考点主要相关参数——定位参数

回参考点主要相关参数-控制参数回参考点方式设置#1（DLZ）0：无效，使用挡块回参考点（增量式回参考点）。

1：有效，使用无挡块回参考点（对全轴有效）。#1（DLZx）0：无效，使用挡块回参考点（增量式回参考点）

1：有效，使用无挡块回参考点。注意：PRM1002#1=0时，该参数有效，

PRM1002#1=1时，与该参数无关。（1）（2）回参考点主要相关参数-控制参数各轴返回参考点方向#5（ZMIx）0：按正方向

1：按负方向回参考点主要相关参数-控制参数增量/绝对式检测方式选择#5（APC）0：不使用脉冲编码器作为位置检测器。

1：使用脉冲编码器作为位置检测器。#4（APZ）绝对脉冲编码器原点位置的设定。

0：没有建立

1：已建立（原点建立后自动变为1）#1（OPT）0：使用内装式脉冲编码器进行位置检测。

1：使用分离式编码器、直线尺进行位置检测。回参考点相关控制信号

回参考点减速信号回参考点完成信号PLC至CNC系统输入信号，其标识符为X，通常有固定地址。CNC系统至PLC的输出信号，地址标识符为F。X9.0：X轴回参考点减速信号（*DECX）X9.1：Y轴回参考点减速信号（*DECY）X9.2：X轴回参考点减速信号（*DECZ）F94.0：X轴回参考点完成信号（ZPX）。F94.1：Y轴回参考点完成信号（ZPY）。F94.2：Z轴回参考点完成信号（ZPZ）。硬限位功能的调试

取消软限位

在调试硬限位保护功能以前需要取消软限位，即将相应轴的正向行程限位参数1320设置为最大值99999999，负向限位参数1321设置为最小值-99999999。

硬限位保护功能调试完毕、回参考点功能正常以后，应立即恢复参数1320和1321。任务实施硬限位功能的调试硬限位保护功能的调试

（1）验证超程限位保护功能（2）调整限位挡块位置在JOG方式下，以较低的速度沿正、反向移动坐标轴，同时用手按与点动方向相对应的超程保护开关，看是否会立即停止。将各轴正、负向限位挡块调整到接近最大有效行程处，在手动工作方式下，分别点动各坐标轴，仔细观察各轴上的限位挡块能否压到限位开关。任务实施回参考点的设置与调整

执行回参考点操作

在执行过程中，观察坐标轴是否执行回参考点动作，是否有快—慢—停的过程。到达参考点后，坐标轴应停止，软键界面上的该坐标轴的坐标值显示值应为“0”。减速挡块位置的调整（1）在JOG方式下移动坐标轴。当离减速开关2mm处停下，观察挡块能否压到减速开关，若能压下，行程开关的触杆高度变化是否在4±0.5mm之内；（2）调整挡块时查看诊断参数DGN302，其值应约为丝杆螺距的一半，否则，应重新调整挡块位置。调整过程中可能会涉及硬件限位点的调整等。任务实施回参考点的设置与调整回参考点速度设置

通常将触碰减速开关前的运行速度设置为快速进给G0时的速度；减速开关被释放后，各轴寻找零标志脉冲的速度，设置为300－500mm/min。否则，设置值过高易超程，过低则易产生回参考点失败报警（90#）任务实施软件限位的设定

在设定软限位以前，系统上电后须执行过手动返回参考点操作，否则软限位参数将无效。PRM1320：各轴正向软限位值X1000Y10000Z1000（单位：微米）PRM1321：各轴负向软限位值X-601000Y-451000Z-521000（单位：微米）任务实施硬件限位点的调整

轴的行程范围确定后，须调整各轴的正、负向硬件限位点。调试时，用手动方式，以低速使对应轴在相应的参考点及负向最大行程点后方2-3mm处发生紧停。如没有发生紧急停止，须调整挡块位置直至产生紧停报警观察其位置是否在满足机床的行程要求，否则需要重新调试。任务实施空运行测试

任务实施

逐步完成以上设置和调整后，进行手动回参考点操作，并进行简单程序的空运行，观察机床是否有异常现象。注意：因超程产生急停报警后，须重回参考点，这样才能保证加工位置的准确。小组讨论任务实施收集信息确定方案学生实施归纳总结任务完成情况存在的问题分析解答和演示检查与评价任务二数控机床几何精度测量和调整

数控机床的精度机床的精度几何精度定位精度工作精度机床本身的制造精度机床的工作精度和性能数控机床的几何精度机床某些基础零件工作面的几何精度；机床在不运动（如主轴不转，工作台不移动）或运动速度较低时的精度；机床的几何精度是保证加工精度最基本的条件小组讨论任务实施收集信息确定方案学生实施归纳总结任务完成情况存在的问题分析解答和演示检查与评价任务三数控机床的定位精度测量与补偿机床定位精度机床定位精度重复定位精度

指机床主要部件在运动终点所达到的实际位置的精度。实际位置与预期位置之间的误差称为定位误差。

指在数控机床上，反复运行同一程序代码，所得到的位置精度的一致程度。螺距误差

螺距误差螺距误差，即丝杠导程的实际值与理论值的偏差。螺距误差产生原因（１）丝杠和螺母存在各种误差，如螺距累积误差、螺纹滚道型面误差、直径尺寸误差等，其中最主要的是丝杠的螺距累积误差造成的机床目标值偏差；（２）滚珠丝杠的装配过程中，由于采用了双支撑结构，使丝杠轴向拉长，造成丝杠螺距误差增加，产生机床目标值偏差；（３）机床装配过程中，由于丝杠轴线与机床导轨平行度的误差引起的机床目标值偏差。反向间隙

反向间隙，即丝杠和螺母无相对转动时，丝杠和螺母之间的最大窜动。

为了保证丝杠和螺母之间的灵活运动，必须有一定的反向间隙。但反向间隙过大将严重影响机床精度。数控机床软件补偿原理

螺距补偿反向间隙补偿

在无补偿的条件下，在轴线测量行程内将测量行程分为若干段，测量出各自目标位置的平均位置偏差，把平均位置偏差反向叠加到数控系统的插补指令上，使误差部分抵消，实现误差的补偿。CNC系统在控制坐标反向运动时，自动先让该坐标轴反向运动一个补偿值，然后再按指令进行运动，以消除失动。误差补偿对半闭环控制系统和开环控制系统具有显著的效果加工中心反向间隙检测与补偿1．设置参数No.1800#4（PBK）0：切削/快速进给间隙补偿量不分开;1：切削/快速进给间隙补偿量分开。2．机床手动回参考点。加工中心反向间隙检测与补偿3．运行程序：G01X1001.F350，使机床以切削进给速度移动到测量点。安装千分表或百分表，将刻度对0。4．运行程序：G01X2001.F350，使机床以切削进给沿相同方向移动。加工中心反向间隙检测与补偿5．运行程序：G01X1001F350；使机床以切削进给返回到测量点。6．这时通过千分表的刻度即可读取数控机床在该位置100mm距离内的反向间隙A。加工中心反向间隙检测与补偿7.补偿参数的设置任务五数控机床参数备份利用RS-232接口，PC与机床数据输入/输出的内容1）系统CNC参数的输入/输出2）系统PMC参数和PMC程序的输入/输出3）螺距误差等补偿值数据的输入/输出

4）宏程序变量数据#500-#999的输入/输出5）机床加工程序输入/输出6)加工程序的在线加工的传输注意:

RS-232计算机数据输入/输出是通过系统RS-232通信接口传输，系统通道分别设定0、1、2、3。PC与数控机床相连进行数据传输时的注意事项

（1）使用双绞屏蔽电缆制作传输线，长度≤15m。（2）传输线金属屏蔽网应焊接在插头座金属壳上。（3）必须在断电情况下连接PC与CNC，通电情况下，禁止插拔通讯电缆。（4）PC与CNC的通讯端口数据必须设置相同。（5）通讯电缆两端须装有光电隔离部件，以分别保护数控系统和外设计算机。（6）计算机与数控机床要有同一接地点，并可靠接地。（7）雷雨季节须注意，打雷期间应将通讯电缆拔下，尽量避免雷