利用发那科0ITF系统实现主轴定向旋转控制.docx

利用发那科 0ITF 系统实现主轴定向旋转控制摘要：本文阐述了利用发那科 0ITF 系统对机床主轴进行定向旋转控制，以及在 定向旋转控制当中产生的问题的解决方法和应用技巧 关键词:机床多主轴床头主 轴电机的连接 定向旋转信号 1 引言 机床主轴为多主轴时，由于里面齿轮会比较 多，在齿轮的变换当中需要主轴进行移动，从而带动齿轮换挡，齿轮的移动靠的 是主轴电机的旋转，主轴电机的旋转需要用到主轴定向旋转功能，本文主要介绍 利用发那科 0ITF 系统对主轴电机实行定向旋转控制，以及在控制过程中对出现的 问题的一些解决方法和一些设置技巧 2 机床多主轴床头在数控机床的主轴箱体 中，多主轴的主轴箱是由很多组齿轮进行组装搭配到一起，实现主轴箱的的多档 位主轴变换的，在变换的过程中要用到主轴电机的定向旋转功能，这个功能能够 实现主轴电机以一定的旋转转速进行旋转，主轴旋转后，主轴箱里面的齿轮就可 以在主轴的带动下进行旋转，带有移动机构的主轴箱里，移动机构会在主轴电机 的旋转下，去移动相应器件去控制齿轮间的移动，这个功能对主轴箱内的换挡控 制非常重要，通过数控系统能够很好的实现这一个功能 3 系统与主轴电机之间 的连接 发那科数控系统与主轴电机要想实现主轴定向旋转控制，首先要对数控系 统和主轴电机的相关部件进行连接。

发那科数控系统与主轴电机分为两种方式， 一种是主轴伺服驱动器是发那科系统配套的主轴伺服驱动器，一种是第三方厂家 提供的别的品牌的主轴伺服驱动器发那科主轴驱动器与发那科数控系统连接时 现在用到的通讯总线是发那科厂家的光缆进行通讯，速度快，抗干扰能力强，光 缆一端连接到系统的光缆插口上，另一段连接到主轴伺服驱动器上面，主轴驱动 器上面有输入的信号接口，也有输出的信号接口，这里在连接时要首先观察连接 接口是输入的接口，还是输出的接口，了解清楚后，再把从系统端过来的光缆连 接到发那科主轴驱动器的相对应的输入接口上面，连接时要确保系统和主轴驱动 器是处于断电的状态下，在机床没有通电的时候连接电缆，主轴伺服驱动器上面 要连接主轴电机的动力电源线，主轴电机的编码器线，主轴箱上的编码器线，这 里连接时比模拟主轴变频器时多了个主轴电机编码器线，有了主轴电机编码器线 主轴伺服驱动器可以对主轴电机的位置和速度进行检测，主轴驱动器上面的电源 要连接正确，确认连接处的电源的电压等级，有时电源的供电线路可能会被调整 要注意连接前进行线路确认，以及系统是否已经升级对线路的改造等，用系统最 新版本的连接方式进行相应的电源连接，保证主轴伺服驱动器的供电电源能够正 确的供给主轴伺服驱动器。

在配置第三方主轴驱动器时，主轴驱动器和发那科系 统不会进行主轴电机的第一编码器信号通讯，但是这个信号会在第三方主轴的驱 动器内进行自动检测与调整，如果数控系统也想用这个主轴电机的第一编码器进 行检测控制的话，那么需要单独设计电缆线，把这个信号引进到数控系统当中去 在实际中能够实现，但是这样应用的并不多见，因为在机床主轴箱的位置上配置 有第二位置编码器，这个位置编码器同样会把主轴当前的旋转速度和位置信息反 馈给数控系统，数控系统收到这个信号后，会采集这个信号的信息进行分析和处 理，精准的控制主轴电机的旋转有的发那科系统配置的主轴驱动器，主轴驱动 器和伺服轴驱动器在一起，连接时在一个模块上进行连接，在连接时要注意不要 把进给轴和主轴电机的编码器接口弄混，保证编码器能够正确的连接到相应的轴 编码器接口在连接发那科主轴驱动器的时候，有些连接电缆是发那科系统给配 套过来的，一端的插头已经安装好，另一端的电线是散线形式，在加工时只需要 加工散线端，套上连接端子第二编码器只需要连接到主轴驱动器的相应接口上 即可，而第三方的第二主轴编码器线需要直接连接到数控系统的编码器接口，这 两个主轴驱动器的连线方式在第二编码器上有区别，有的第三方驱动器也可以在 用户的要求下，把第二主轴编码器的电缆线连接到第三方的主轴驱动器上，然后 再从主轴驱动器上连接到数控系统的主轴编码器接口上面，这样可以把第二编码 器信号供给第三方主轴驱动器使用，用来与第一主轴编码器进行数据对比，进行 转速与位置的校正，实现全闭环控制第三方主轴驱动器的控制信号电缆是以电缆 形式与数控系统进行连接，数字量一一对应，数控系统把模拟量信号电压通过电 缆接到第三方主轴驱动器的指令接口，给第三方主轴驱动器提供0到10V的模拟 电压，使第三方主轴驱动器能在这个模拟电压下进行速度与位置的控制。

而发那 科主轴驱动器与系统的连接通过光缆形式进行连接，很多信号通过光信号进行传 输，在一些基本信号用电缆连接之外，主轴驱动器的信号连接用光缆进行连接， 用光缆连接后，传输数据的速度更快，更加具有很好的抗干扰能力在发那科系 统与第三方主轴驱动器进行连接时还要注意进行控制时信号的高低电平有效使能 当使能输出的不正确时，主轴驱动器不能正常工作，在连接之前要确认第三方主 轴驱动器的信号的高低电平有效使能，要是使能不正确的情况下，要进行使能信 号的转换，电平使能正常后，第三方主轴驱动器才能正常工作，而发那科自己厂 家的主轴驱动器在出厂前已经与系统做过兼容型设计，所以连接时，只需要按照 正确的位置进行连接就不会出现硬件问题，电缆损坏等情况除外发那科主轴驱 动器有的还会有主轴驱动器准备就绪信号，当这个信号来时，系统才能够正常运 行，否则产生停止的报警，产生这个报警要查找主轴准备就绪信号是否已经到来 在哪个位置硬件信号出现的问题，信号线是否出现断线的情况，是否有电气件损 坏，这些注意排查后，故障一般都能够得到解决，还要观察有些信号线是否有虚 连的情况，配套的外置件是否断开或者损坏，这些项检查过后，问题基本上可以 找到，再结合实际具体分析情况把故障解决后，主轴驱动器准备就绪信号到来后 停止报警就会得到解除，系统及驱动恢复到正常状态，可以进行零件的继续加工 运行，连线故障得以解决，所以在排除故障的时候一定要对主轴驱动器和系统的 连接要进行熟练掌握，正确运用后，在查找故障时候就会提高排除故障的速度， 保证了机床能够安全持续的运行。

4 定向旋转的信号处理 主轴电机进行定向旋转 控制时，要对其中的信号进行输出与收集，系统向主轴电机发出的信号是主轴电 机的正转信号，主轴电机的反转信号，主轴电机的定向旋转速度信号，主轴电机 向系统端反馈的是第二编码器的位置信号和速度信号，主轴电机的正转信号和定 向速度信号同时给定时，主轴电机才会进行定向旋转操作，在向系统反馈的主轴 位置信号和速度信号是主轴端的信号，多档主轴中这个信号是带有传动比的，数 控系统向主轴驱动器发出指令前要对速度指令进行传动比转换，保证输出数值的 正确性传输 5定向旋转的 PLC 控制在数控系统里要对主轴电机的正反转信号进 行处理，主轴定向信号要在主轴进行换挡的时候发出，使用主轴定向旋转功能要 在系统PLC里面导通对应的G地址信号，这个信号导通后，主轴定向旋转功能就 会被激活，在参数里设置定向旋转的速度值，电机会以参数设定的数值进行旋转 在结束后要对G信号地址进行复位操作6结论通过对主轴定向旋转控制的掌握， 利用数控系统可以在主轴换挡或者一些需要以固定转数运行的情况下的控制成为 可能，给程序控制运行带来很大的帮助，在实际生产中得到了广泛的应用 参考 文献： [1]《自动控制原理》张冬妍主编机械工业出版社 2011-7-1 [2]《发那科培 训资料》系统培训资料版本 09.2019。