項目七主軸單元的調整任務一主軸速度與換檔控制項目七主軸單元的調整任務二主軸編碼器的設定任務要求：1.熟悉主軸的控制功能。2.掌握主軸速度控制參數的設定方法。任務一主軸速度與換檔控制項目七主軸單元的調整3.掌握主軸換檔的方式及參數設定。相關知識一.主軸的控制功能串行主軸控制是利用網絡通信的手段實現主軸控制的功能，在FS-0iC/D中，主軸的網絡通信使用的是I/O-Link總線，它是一種獨立于PMCI/O-Link總線、CNCFSSB總線的專用串行總線。主軸控制功能包括速度（轉速）控制、位置控制與多主軸控制三大類。主軸的速度（轉速）控制包括S代碼輸出、倍率調節、傳動級交換、線速度恒定控制、主軸轉速波動檢測等。相關知識一.主軸的控制功能主軸的位置控制包括主軸能在特定角度上準確停止的方向準停（SpindleOrientation）、主軸可以在0°～360°范圍內任意定位的主軸定位（SpindlePositioning）、剛性攻絲、主軸可參與基本坐標軸的插補運算的Cs軸控制（CsContouringControl）等。多主軸控制包括：多主軸速度控制、位置控制與主-從同步控制等。相關知識二.串行主軸的引導操作1.引導操作的目的進行串行主軸引導操作的目的是自動選擇并生效電機匹配參數。CNC對驅動器實際配套的電機型號與規格無法從總線中獲取，為此必須通過電機代碼參數（PRM4133）告知CNC，才能建立與實際電機所對應的正確參數。相關知識二.串行主軸的引導操作2.電機代碼表主軸電機的代碼與電機的型號有關，應根據主軸電機代碼表查出相關型號的電機代碼，常用主軸電機代碼參見下表。相關知識相關知識二.串行主軸的引導操作3.引導操作步驟①解除CNC參數的寫保護。②進入系統參數界面，在參數4133中輸入主軸電機代碼。③設定參數4019.7=1，進行串行主軸的初始化。④斷開CNC與主軸驅動器的電源，并重新上電啟動。三.串行主軸的速度控制相關知識1．參數的設定

（1）各主軸所屬通道時的參數設定參數該參數設定為0時，該主軸屬于第一通道。參數

0iD有效

0:放大器沒有連接1：使用連接于1號放大器的主軸電機ｎ：使用連接于ｎ號放大器的主軸電機三.串行主軸的速度控制相關知識1．參數的設定

（2）所使用的主軸放大器的種類選擇參數

0iD有效

#0:A/S0:使用模擬主軸

1:使用串行主軸參數

（3）S代碼允許位數的設定三.串行主軸的速度控制相關知識1．參數的設定

（4）主軸電機上下限轉速設定參數設定值=

不使用功能時設定4095參數設定值=

不使用功能時設定0三.串行主軸的速度控制相關知識1．參數的設定

（4）主軸電機上下限轉速設定參數在指定了超過主軸上限轉速的轉速的情況下，以及在通過應用主軸速度倍率主軸轉速超過上限轉速的情況下，實際主軸轉速被鉗制在不超過參數中所設定的上限轉速上。三.串行主軸的速度控制相關知識2．主軸轉速倍率信號：SOV如果使用FANUC標準機床操作面板，可通過倍率開關進行轉速調節，調節檔位為50%、60%、70%、80%、90%、100%、110%和120%。當調節控制面板上的8位二進制主軸轉速倍率開關時，CNC根據編程轉速與主軸轉速倍率開關信號輸入SOV，計算出加入倍率后的指令轉速值。在攻絲循環和螺紋切削方式時，倍率信號無效。參數四.主軸換檔相關知識1．主軸換檔的類型FS-0iC/D的換檔的類型有“機械式”與“純電氣式”兩種，機械換檔需要通過滑移齒輪或離合器改變齒輪比，純電氣換檔可通過電機繞組的Y/Δ切換進行。參數機械換檔又可以分T型換檔與M型換檔兩類,可通過設定參數3706#4設定。(FS-0iTC/TD無此設定，只能是T型)#4:GTT0:M型

1:T型四.主軸換檔相關知識2.T型換檔T型換檔是一種傳統的換檔方式，它根據機床的實際傳動級，自動變換轉速指令輸出的功能，換檔通過PMC進行控制。T型換檔可以用于FS-0iTC/TD與FS-0iMC/MD，輸出特性可見圖。四.主軸換檔相關知識2.T型換檔參數銑床系統可以使用3檔變速，車床系統可以使用4檔變速。不使用相關檔位的參數設定為0。四.主軸換檔相關知識2.T型換檔在加工程序中使用M代碼功能進行檔位切換，用GR1和GR2信號把檔位選擇輸入到CNC地址檔位選擇信號檔位最大主軸轉速參數GR1GR2001No.3741102No.3742013No.3743114No.3744四.主軸換檔相關知識3.M型換檔

M型換檔是由CNC控制的，只要主軸轉速達到了規定的傳動級切換轉速，就必須予以換檔。M型換檔只能用于FS-0iMC/MD,并根據擋位切換轉速的不同，又有A型、B型與攻絲型之分，有參數3705#2設定。參數

#2:SGB0:根據參數(No.3741～No.3743)進行齒輪選擇。（方式A）1:根據參數(No.3751～No.3752)進行齒輪選擇。（方式B）相關知識3.M型換檔（1）M型換檔A型M型換檔中的A型的轉換點、最大轉速指令輸出值統一，轉換點與最大轉換指令輸出值用參數3736進行設定，轉速指令輸出的下限制用參數3735進行設定。輸出特性見圖相關知識3.M型換檔（1）M型換檔A型在加工程序上用S功能指定主軸轉速時，CNC控制軟件按參數求得主軸電機轉速和換檔信號進行控制參數編程轉速S檔位選擇換檔信號輸出GR1OGR2OGR3OS＜檔1檔1100檔1＜S＜檔2檔2011檔2＜S＜檔3檔3001S＞檔3檔3001相關知識3.M型換檔（2）M型換檔B型

M型換檔B型轉換點可以分檔位單獨設置，由參數3751、3752分別定義由檔位1轉換為檔位2、檔位2轉換為檔位3的轉換點位置。輸出特性圖如圖。相關知識3.M型換檔（2）M型換檔B型參數

M型換檔B型的轉速與換檔對應關系與M型換檔A型類似。設定值=相關知識3.M型換檔（3）M型換檔攻絲型M型換檔中的攻絲型與M型換檔B型的功能相同,區別僅在于轉換點的設定參數號不同,由參數3761、3762分別用于定義攻絲時由檔位1轉換檔位2、檔位2轉換為檔位3的轉換點位置。任務實施根據實驗（實訓）室內FANUC實際設備，進行主軸參數設定，滿足以下技術要求：

1.主軸電機的最高最低鉗制轉速設置：最高5000rpm，最低50rpm。

2.設備換檔采用M型換檔B型：要求三級檔位最高轉速分別為1000rpm、2000rpm、4000rpm，檔位1轉換檔位2轉速為600vrpm、檔位2轉換為檔位3的轉速為1500rpm。3.根據設定過程填寫下表：任務實施參數設定值意義說明

任務要求：1.熟悉編碼器的基本原理及分類。2.掌握主軸編碼器的連接形式。任務二主軸編碼器的設定項目七主軸單元的調整3.掌握主軸編碼器參數的設定方法。一.磁性編碼器的基礎知識1.工作原理相關知識磁性編碼器是利用磁感應原理檢測主軸電機位置(轉角)的檢測元件。編碼器由檢測頭與磁性環組成，檢測頭上安裝有相位相差為90°的A、B兩相磁感應元件與每轉輸出1周期的Z相磁感應元件。當磁性環每旋轉一周，檢測頭上可以檢測到磁性環上均勻分布的磁體，輸出A、B相64～1024周期的正弦波信號，以及Z相輸出的1周期正弦波信號。一.磁性編碼器的基礎知識2.磁性編碼器的分類編碼器分電機內置式和外置式兩種，內置式編碼器用于電機轉速與位置檢測，如果主電機與主軸之間安裝有機械變速裝置，則必須在主軸上安裝帶零位信號的外置編碼器或接近開關。

αi系列主軸電機內置式編碼器共有以下4種類型。相關知識一.磁性編碼器的基礎知識

①不帶零位脈沖信號、輸出為64～256周期/轉正弦波的標準內置式磁性編碼器（αiM型）。②帶零位脈沖信號、輸出為64～256周期/轉正弦波的標準內置式磁性編碼器（αiMZ型）。④帶零位脈沖信號、輸出為512～1024周期/轉正弦波、帶前置放大器的內置/外置通用性磁性傳感器（αiCZ型）。

③帶零位脈沖信號、輸出為128～512周期/轉正弦波、無前置放大器的內置/外置通用性磁性傳感器（αiBZ型）。相關知識二.編碼器連接結構1.速度控制型結構

對于僅僅需要主軸轉速控制的場合，一般可以直接采用主軸內置式αiM磁性傳感器作為速度檢測單元,如下圖。相關知識二.編碼器連接結構1.速度控制型結構主軸轉速控制必須設定的參數有:相關知識二.編碼器連接結構2.位置控制型結構

(1)使用內置編碼器的結構相關知識需要通過電機內置編碼器進行位置控制的前提是電機與主軸必須采用1：1連接或直接連接。內置編碼器必須采用內置式αiMZ磁性傳感器或αiBZ、αiCZ磁性傳感器，具體結構如圖。二.編碼器連接結構2.位置控制型結構

(1)使用內置編碼器的結構相關知識本結構必須要設的參數有：二.編碼器連接結構2.位置控制型結構

(2)外置編碼器與主軸1：1連接的結構相關知識當電機與主軸之間不為1：1連接或直接連接時，為了正確檢測主軸的實際位置，應采用位置式編碼器，主軸與編碼器之間的傳動比一般為1：1。外位置式編碼器采用帶零位脈沖的αiBZ、αiCZ磁性傳感器、αS型磁性傳感器。二.編碼器連接結構2.位置控制型結構

(2)外置編碼器與主軸1：1連接的結構相關知識由于主軸位置檢測通過外置編碼器進行，電機內置的編碼器一般可采用不帶零位脈沖的內置式αiM磁性傳感器，當然也可以使用αiMZ磁性傳感器。

(2)外置編碼器與主軸1：1連接的結構相關知識①

使用αi型位置編碼器結構如圖

(2)外置編碼器與主軸1：1連接的結構相關知識①

使用αi型位置編碼器本結構需要設置的參數：

(2)外置編碼器與主軸1：1連接的結構相關知識②

使用α位置編碼器S結構如圖

(2)外置編碼器與主軸1：1連接的結構相關知識②

使用α位置編碼器S結構本結構需要設置的參數：

(2)外置編碼器與主軸1：1連接的結構相關知識③

帶零位脈沖的αiBZ、αiCZ磁性傳感器結構如圖

(2)外置編碼器與主軸1：1連接的結構相關知識本結構需要設置的參數：③

帶零位脈沖的αiBZ、αiCZ磁性傳感器結構如圖（3）設置有主軸傳感器的軸與主軸不同時相關知識當電機與主軸之間、主軸與編碼器之間的傳動比均不為1：1時，控制結構如圖。（3）設置有主軸傳感器的軸與主軸不同時相關知識本結構需要設置的參數：

（4）使用電主軸的結構相關知識內裝式主軸（電主軸）為電機與主軸一體化結構，目前這種結構只能使用外置式編碼器。控制系統的結構如圖。相關知識本結構需要設置的參數：

（4）使用電主軸的結構（5）使用接近開關的結構相關知識當主軸只需要進行定向準停控制等要求不高的位置控制時，若主軸電機采用的是無零位脈沖的αiM型磁性編碼器，也可以通過在主軸上安裝接近開關代替編碼器的零位脈沖信號實現定向準停功能，控制系統的結構如圖。相關知識本結構需要設置的參數：（5）使用接近開關的結構二.編碼器相關參數設置1.確定串行主軸控制系統的結構與要求后，可以根據下表的參數進行配置。相關知識相關知識相關知識相關知識二.編碼器相關參數設置2.串行主軸內置式磁性編碼器規格相關知識

αi/αHVi、αiP/αHViP，βi系列主軸電機的標準內置式編碼器為αiM、αiMZ系列正弦波輸出磁性編碼器，兩者除αiM無零位脈沖檢測信號輸出外，其余性能都相同。電機規格編碼器正弦波信號輸出（λ/r）編碼器測量分辨率（脈沖/轉）α0.5i642048α1i～α3i、β3i/β6i1282048α6i～α60i、β8i/β12i2564096現有實訓設備數控系統為0i-TD系統，主軸電機型號為βi3/10000，主軸電機最高轉速為10000r/min，主軸電機與主軸傳動比為1:1。主軸最高6000r/min，只有1擋調速，由系統實現主軸速度和方向控制，分析速度控制運行方式的物理連接和參數設定情況。主軸放大器與主軸電機反饋使用內置編碼器的結構。任務實施1、查閱相關資料并結合實際設備，完成下表主軸速度控制參數設置。任務實施

參數號含義設定值3741

3772

4020

4133

3706#6

3706#7

3716#0

3717

8133#5

任務實施2、利用梯形圖監控主軸速度控制信號。（1）手動方式在手動方式下，按主軸正轉按鍵，多按幾次，單擊【PMCMNT】、【信號】，觀察信號G70.5的狀態，按住主軸反轉，觀察信號G70.5的狀態。（2）自動方式a.在MDI方式下，編寫程序M03S500；M04；M05；M02。b.選擇單段方式，按循環啟動功能按鍵，主軸正轉時，多按

幾次，單擊【PMCMNT】、【信號】，觀察信號G70.5、G29.6、G71.1的狀態。任務實施2、利用梯形圖監控主軸速度控制信號。（2）自動方式c.主軸反轉時，多按幾次，單擊【PMCMNT】、【信號】，觀察信號G70.4、G29.6、G71.1的狀態。d.主軸停止時，多按幾次，單擊【PMCMNT】、【信號】，觀察信號G70.5、G70.4的狀態。

方式/信號G70.4G70.5G29.6G71.1手動方式

自動方式主軸正轉

主軸反轉

主軸停止

任務實施3、參數的修改對主軸控制的影響（1）設定參數3741為0，按照自動方式運行程序，主軸會有何種轉狀態，為什么？（2）設定參數8133#5為0，按照自動方式運行程序，主軸又會有何種轉狀態，為什么？項目八參考點的調整任務一使用擋塊返回參考點項目八參考點的調整任務二無擋塊返回參考點任務要求：1.熟悉使用擋塊返回參考點相關參數的設置。2.掌握使用擋塊返回參考點的方法步驟。任務一使用擋塊返回參考點項目八參考點的調整相關知識一.參考點介紹1.機床回參考點功能是全功能數控機床建立機床坐標系的必要手段，參考點可以設在機床坐標行程內的任意位置（一般由機床制造廠家設定）。相關知識一.參考點介紹在數控機床上需要對刀具運動軌跡的數值進行準確控制，所以要對數控機床建立坐標系。標準坐標系是右手直角笛卡爾坐標系。右手直角笛卡爾坐標系，規定了直角坐標X、Y、Z三者的關系及其正方向用右手定則判定，圍繞X、Y、Z各軸的回轉運動及其正方向+A、+B、+C分別用右螺旋法則判定，如上圖所示。相關知識一.參考點介紹（1）數控車床坐標系的確定，如圖所示。Z軸是由傳遞切削動力的主軸所確定，平行于主軸軸線，一般Z軸的正方向為遠離主軸的方向。X軸是沿工件的徑向且平行于橫向導軌，一般X軸的正方向為遠離工件旋轉中心的方向。相關知識一.參考點介紹（2）數控銑床、加工中心坐標系的確定，如圖所示。Z軸是由傳遞切削動力的主軸所確定，平行于主軸軸線，一般Z軸的正方向為遠離工件的方向。X軸是水平的，一般平行于工件的裝夾表面，X軸的正方向由右手直角笛卡爾坐標系判定。Y軸是由右手直角笛卡爾坐標系來判定。相關知識一.參考點介紹2.機床回完參考點后，機床坐標系就已建立，參考點通常是坐標系中的某一點，該點不一定是坐標原點。此時，各種補償以及偏置生效，機床軸才能根據程序的命令走出正確的坐標值。機床返回參考點的最重要作用是保證機床始終在統一的機床坐標系下工作，從而機床每天加工同一工件都不需要重新設定工件零點及刀具補償等。相關知識一.參考點介紹

下圖為一斜床身型數控車床。R點為參考點。M點為機床坐標系零點。W點為某一工件的工件坐標系零點。相關知識一.參考點介紹3.對于安裝了絕對值編碼器作位置反饋的機床，由于絕對值編碼器具有記憶功能，無需每次開機都作回參考點操作。而大多數的數控機床則使用增量值編碼器作位置反饋，重新開機后的第一件事，便是作回參考點操作，建立坐標系，以避免因此而引起的撞刀現象。相關知識一.參考點介紹4.返回參考點的主要方法有“有擋塊方式參考點返回”和“無擋塊參考點的設定”，另外還有“對準標記設定參考點”和“撞塊式回參考點”等方法。一般情況下，“有擋塊方式參考點返回”方式采用增量式脈沖編碼器，而其他幾種采用絕對式脈沖編碼器。相關知識一.參考點介紹增量式脈沖編碼器檢測CNC電源接通后的移動量。由于CNC電源切斷時機械位置丟失，因此電源接通后需進行回參考點。絕對式脈沖編碼器，即使CNC電源切斷也仍能用電池工作。只要裝機調試時設定好參考點，就不會丟失機械位置，所以可省去電源接通后返回參考點的操作。二.返回參考點減速信號：*DECx(Deceleration)1.信號說明地址相關知識如果需要改變減速信號地址，可將參數3008#2：XSG置為1。此時，返回參考點減速信號的X地址可由參數3013、3014設定。二.返回參考點減速信號：*DECx(Deceleration)

2.返回參考點減速信號的限位開關連接圖例通常限位開關使用動斷觸電，如圖所示。在返回參考點方向快速移動中，當此信號變為0，移動速度減速。此后則以參數1425設定的返回參考點FL速度，繼續向參考點方向移動。相關知識三.減速擋塊的長度

按以下公式計算可計算返回參考點減速信號（*DEC）用的擋塊長度（保留20%的余量）注意，如果擋塊長度過短，參考點開始的位置可能以柵格為單位發生前后移動。上述計算公式用于快速移動直線形加減速的情況。快速移動指數函數形加減速時，快速移動加減速時間常數不除以2。相關知識任務實施一．參數設定

1.設定返回參考點使用減速擋塊。參數

#1:DLZ0:返回參考點使用擋塊方式。

1：返回參考點不使用擋塊方式。

2.設定返回參考點的方向。參數

#5:ZMI

0:返回參考點方向為正向。

1：返回參考點方向為負向。任務實施一．參數設定3.返回參考點減速信號（*DEC）輸入后，設定返回參考點的低速進給速度（FL）。參數任務實施二．使用擋塊返回參考點設定步驟1.選擇手動連續進給方式，使機床離開參考點。2.按機床操作面板的鍵，選擇手動進給方式。3.選擇快速進給倍率。100%4.按機床操作面板的鍵，選擇相應返回參考點的軸。任務實施二．使用擋塊返回參考點設定步驟5.按機床操作面板的正方向手動進給鍵，發出返回參考點方向移動的指令，使軸向參考點方向以快速進給的速度移動。6.返回參考點減速信號（*DECx）變為0時，軸以參數1425的FL速度減速移動。任務實施二．使用擋塊返回參考點設定步驟7.返回參考點減速信號（*DECx）變回1后，軸繼續的移動8.然后，軸停在第一個柵格上，機床操作面板上的返回參考點完畢指示燈點亮。此時，參考點確立信號（ZRFx）變為1.任務實施三．微調參考點位置1.使機床回到參考點（此位置作為臨時原點）。2.按功能鍵數次，顯示相對坐標畫面。3.按以下順序操作軟鍵，將相對坐標值歸零。4.一邊觀察機床的位置，一邊用手輪進給把軸移動到希望的參考點。5.讀取相對坐標值。任務實施三．微調參考點位置6.在參數中設定柵格偏移量。7.切斷電源。9.再次回參考點，確認參考點位置是否正確。參數設定參數值時，使用軟鍵比較方便。對于車床用直徑指定的軸，需要注意畫面上顯示實際移動量2倍的值。8.接通電源。任務實施三．微調參考點位置10.最后微調擋塊的安裝位置。

在參考點前大約1/2柵格的位置進行調整，使返回參考點減速信號（*DEC）恢復原狀。進入診斷畫面，根據診斷302號，可以確認在脫開減速擋塊后至第一柵格（參考點）的距離。任務實施四.使用有擋塊回參方式回參訓練要求返回參考點的速度為2500mm/min，碰到擋塊后的FL速度為300mm/min。

1.參數設置：2.依次選擇回參方式、Z軸、+方向，觀察屏幕顯示，驗證返回參考點的速度和碰到擋塊后的FL速度是否上面所要求的速度。參數號設置值功能1005#1

1815#5

1006#5

任務要求：1.熟悉無擋塊返回參考點相關參數的設置。2.掌握無擋擋塊回參考點的方法步驟。任務二無擋塊返回參考點的設定項目八參考點的調整無擋塊返回參考點式一種不需要減速開關的手動回參考點方式，在返回參考點時無快速運動動作，而是直接以參考點減速速度尋找最近的第一個編碼器零位脈沖作為參考點，因此，參考點的位置可以任意設定。無減速開關回參考點方式的參考點位置不固定，將給機床坐標系、行程限位等參數的設定帶來影響，因此，習慣上用于帶絕對編碼器的進給系統。它在機床調試時設定參考點的位置后，在正常使用時不再需要回參考點操作。相關知識一.參數設定1.設定以下參數，選擇使用無擋塊方式參考點設定任務實施參數

#1:DLZ0:返回參考點使用擋塊方式。

1：返回參考點不使用擋塊方式。一.參數設定2.設定以下參數，使用絕對脈沖編碼器功能。任務實施參數

#5:APC0:使用增量式脈沖編碼器。

1：使用絕對