【文章摘要】

 　　数控机床的主轴需进行速度与方向的控制，以满足不同的加工工艺的要求。本文以FANUC 数控系统为例，分析了数控机床中主轴的控制要求与功能，通过实例介绍了FANUC 数控系统主轴正反转、倍率信号、速度信号PMC 程序处理方法。

【关键词】

数控机床；PMC 编程；主轴速度

1 数控机床主轴速度控制概述

数控机床主轴驱动系统是数控机床的大功率执行机构，它包括主轴驱动装置、主轴电动机、主轴位置检测装置、传动机构及主轴。其功能是接受数控系统(CNC) 的S 码速度指令及M 码辅助功能指令，进行主轴启停、速度控制及正反转控制，驱动主轴进行切削加工以满足不同的加工工艺的要求。例如在程序中输入“M03 S1000”时，MO3 表示主轴正转，S1000 表示主轴速度以1000r/min 旋转，CNC 读入S 代码与M 代码，M 代码主要用于主轴旋转类型的确定，通过PMC 对辅助功能进行译码，从而控制主轴的旋转方向；S 指令指定主轴速度，数控机床主轴速度控制方式有CNC 控制和PMC 控制两种方式， 无论何种方式，都需要由PMC 编程处理。 本文主要讨论FANUC 数控系统主轴控制的PMC 编程处理方法。

2 主轴控制PMC 程序设计

主轴速度控制中PMC 程序需要处理的信号包含正反转方向信号和速度信号。

2.1 主轴正反转控制PMC 程序

使用PMC 中的常1 信号，主轴准备好信号G70.7（串行主轴）和主轴停止信号G29.6。

在手动或JOG 方式下，通过主轴正反转及停止按键控制主轴正反转及停止， 产生主轴正反转中间信号。如图1 所示， R102.1 主轴正转中间信号。

M 代码的处理：如图1 所示，当辅助信号F7.0 为1 时，系统把M 代码信号进行二进制译码，指令把译出结果送到R100 的地址中，例如，当“M03 时”对应译出结果为R100.3，当“M04 时”对应译出结果为R100.4。

正反转译码中转处理： 收到M03 指令信号时，产生主轴反转中间信号。如图2 所示，R101.1 为自动方式或MDI 方式下主轴正转中间信号。

SFRA(G70.5),SRVA(G70.4) 处理：当手动或自动方式下主轴正转时，通过下面梯形图，使得G70.5 正转信号置位, 同时输出正转信号Y0.0。

2.2 主轴转速控制PMC 程序

2.2.1 主轴速度CNC 控制方式

若采用CNC 控制方式，则主轴速度是由CNC 加工程序中S 代码指定的速度决定，主轴速度倍率信号是指令的主轴速度S 值乘以0 ～ 254% 的倍率，倍率值为8 位的二进制数如图5 所示，按下面板上的加减倍率键，通过CTRC 加减计数指令来实现倍率的加减，用CODB 指令把D205 信号转换为倍率值G30 信号送给CNC 进行输出。若倍率开关采用格雷码的转换开关，同样经过转换后送到G30。

2.2.2 主轴速度PMC 控制方式

若主轴速度采用PMC 控制方式， 则主轴速度是通过PMC 程序进行处理并给定，速度给定信号的选择是通过SSIND(G33.7) 的状态决定，G33.7=0, 选择来自CNC 的转速给定值，G33.7=1, 选择PMC 的速度给定值。PMC 控制方式下，CNC 将S 指令速度变换结果转换为12 位二进制信号通过CNC 到PMC 的信号（

图4 G70.5 信号处理的PMC 程序

图4 G70.5 信号处理的PMC 程序

图6 主轴倍率信号处理PMC 程序

图5 主轴倍率加减速控制PMC 程序

图8 速度增加PMC 程序

图7 CNC 中S 指令速度信号处理PMC 程序

图 10 PMC 主轴速度信号输出 PMC 程序

图 9 主轴速度上下限处理 PMC 程序005

F36.0-F37.3）送到PMC，通过MOVEW 指令送到R450,R451 中。

根据需要通过PMC 程序将来自CNC 的速度给定值通过加减键控制信号R300.0 进行速度控制，增由K3 设置。

若控制增加的速度超过K5 中的设定值，则以K5 中设定的值运行。减速度时处理方法一样，当低于设定速度的最小值时，以K6 中设定的最小值运行, 处理后的速度信号送至R450。

最后将变换后的速度值以12 位二进制的形式，由R450 通过PMC 到CNC 的信号（G32.0 ～ G33.3）回送到CNC。

3 总结

主轴的正反转控制和倍率信号处理部分编程方法可以不同，但结果一样。主轴速度控制方式无论是CNC 控制方式还是PMC 控制方式，也都与PMC 的程序处理分不开。主轴速度PMC 控制方式是将主轴速度通过PMC 进行处理，主要用于主轴点动或手动状态下主轴的速度控制； 主轴CNC 控制方式主要用于机床自动控制方式下进行，如果要实现手动启动主轴，必须在自动方式下S 速度给定后才能进行；而采用PMC 控制方式，用于机床主轴点动或手动状态下控制时, 不需要S 指令的预先给定。具体采用哪种方式，根据机床控制要求而选择。

【参考文献】

[1] 刘江，卢鹏程主编.FANUC 数控系统PMC 编程[M]. 北京：高等教育出版社，2011.8

[2] 说明书.FANUC 数控系统PMC 设计与编程[M]. 北京：北京发那科机电有限公司，2010.5

[3] 祁鸿芳.FANUC 数控系统主轴速度功能的基本认识与应用[J]. 机床电器，2006.6

图1 主轴手动控制的PMC 程序

图2 主轴M 代码译码的PMC 程序

图3 主轴自动运行的PMC 程序004

[4] 王晓亮. 数控机床PLC 系统的设计、调试工作[J]. 数技术与应用， 2013.4

[4] 王晓亮. 数控机床PLC 系统的设计、调试工作[J]. 数技术与应用， 2013.4