FS-0iD系列CNC的轴控制功能及位置跟随说明

1.功能简介

进给轴是完全由CNC控制的基本坐标轴，进给轴控制功能是衡量CNC基本性能和水平的重要技术参数，它包括最大控制轴数、同时控制轴数（联动轴数）及可实现的其他特殊控制方式（如通道控制、同步控制、多电动机驱动、倾斜轴控制）等。

最大控制轴数是衡量CNC基本控制能力的重要参数，可控制的进给轴数量越多，CNC的控制范围就越大，适用面也就越广。例如，两轴控制的CNC可以用于简单的卧式车床控制，3轴控制的CNC可以用于普通的镗铣类机床或加工中心的控制，而带回转工作台的数控镗铣床或车削中心的控制，则需要有4～5轴控制功能的CNC等。需要注意的是；这里所说的最大控制轴数，应是真正由CNC进行闭环位置控制的坐标轴数量，包括具有Cs轴控制功能的主轴；但是，如果CNC仅能够输出位置脉冲指令（如国产普及型数控），或者它只是通过PMC辅助轴（如βi系列I/O-Link驱动器），从严格意义上说，这样的进给轴很难称得上是真正的CNC控制轴。

同时控制轴数（联动轴数）是指CNC能够同时参与插补运算的轴数量，它是衡量CNC轮廓加工能力的重要技术参数。由于CNC的轮廓加工需要通过插补实现，因此，同时控制轴数越多，其轮廓加工能力就越强。例如，利用2轴插补，理论上说便可以完成任意平面运动轨迹的加工；而具有3轴联动功能的机床，则可以加工出任意空间轨迹等。插补一般只能在CNC的基本坐标轴上进行，参与插补的轴可以是直线轴、也可以是回转轴或是具有Cs轴控制功能的主轴。

进给轴的特殊控制方式用于特殊机床的控制。例如，对于双刀架、双主轴的数控车床，就需要将CNC的进给轴和主轴分为两组，而且，为了能够进行双种不同规格零件的同时加工，两组运动轴需要运行独立的加工程序，即相当于要求一台CNC控制两台独立的机床，这样的功能称为通道（Canal）控制，它在FANUC手册中又称路径（Path）控制。再如，在龙门移动式加工中心等大型数控机床上，为了运动平稳，其龙门框需要两边同时驱动，这两个驱动轴需要完全同步运动，这样的坐标轴成为称为控制轴等，FS-0iD的进给轴特殊控制功能可参见后述说明。

2.控制和联动轴数

在FS-0iD系列CNC中，FS-0iMD、FS-0iTD、FS-0iMateMD、FS-0iMateTD的控制轴和联动轴的数量区别见表3.2-1。

表3.2-1 FS-0iD系列CNC的轴控制功能表

在选用CNC时，可根据传统的习惯，对FS-0iD系列CNC的轴控制功能作如下简单的理解，有关主轴控制的说明可参见3.4节。

FS-0iMD：基本功能为5轴控制/4轴联动，可控制2个主轴；最大可实现7轴控制/4轴联动和控制2个主轴。

FS-0iTD：基本功能为4轴控制/4轴联动，可控制2个主轴；最大可实现7轴控制/4轴联动和3个主轴控制。系统可用于双通道控制，2通道合计最大可控制8轴和4个主轴，一个通道最大为7轴控制/4轴联动和控制3个主轴。(www.xing528.com)

FS-0iMateMD：基本功能为3轴控制/3轴联动，可控制1个主轴；最大可实现5轴控制/4轴联动和1个主轴控制。

FS-0iMateTD：基本功能为3轴控制/3轴联动，可控制1个主轴；最大可实现5轴控制/4轴联动和2个主轴控制。

3.基本控制方式

利用CNC闭环控制的坐标轴，在CNC正常工作时通常处于闭环位置控制状态，一旦伺服电动机、驱动器、测量检测系统发生故障或关闭驱动器电源，均会引起CNC的报警，使得机床无法正常工作。如果机床需要在取消或关闭某一轴驱动器的情况下工作，需要使用轴脱开、伺服关闭、位置跟随等控制方式。

1）坐标轴脱开。坐标轴的脱开可通过PMC信号DTCHn控制，被脱开的坐标轴仍可在CNC上显示，但其位置控制与检测功能被撤销，驱动器电源被直接关闭。对脱开的坐标轴进行手动操作时，既不会产生运动，也不会发生CNC报警；但如果对其进行自动运行，因坐标轴无法到达指令位置，故CNC将进入暂停。由于坐标轴的脱开将关闭驱动器电源，故需要使用单轴驱动器进行控制。

坐标轴脱开功能经常用于带卧式数控转台的立式加工中心机床，它可通过脱开数控转台所在的坐标轴，将转台从工作台上暂时移走后，进行大型零件的安装和加工。

2）伺服关闭。伺服关闭是一种撤销CNC的闭环位置控制、保留位置检测功能的控制方式。在伺服关闭状态下，驱动器的逆变管将被关闭，电机处于自由状态，因此，可通过机械手轮移动坐标轴。由于伺服关闭时CNC的位置测量系统仍处于正常工作状态，它与下述的位置跟随功能同时使用，可使坐标轴成为一个数显轴。

伺服关闭通常带机械夹紧的分度工作台等坐标轴控制，以防止由于机械夹紧而引起的伺服过载。伺服关闭后所产生的位置偏移将被CNC检测并记忆，一旦坐标轴恢复控制，CNC仍能继续正常工作。

3）位置跟随。位置跟随功能是CNC对伺服关闭状态下的坐标轴位置进行检测的功能。在伺服关闭状态下，由于CNC的位置测量系统处于工作状态，因此，所产生的位置偏移将被CNC所检测。位置偏移的处理可采用位置跟随或位置监控两种方式处理。

在位置跟随方式下，伺服关闭时所产生的偏移被直接加入到CNC的实际位置上，误差寄存器不产生跟随误差，因此，无论偏移多大，都不会发生位置跟随误差报警。当坐标轴恢复控制后，CNC可以在变化了的实际位置上继续工作。在CNC出现急停、伺服报警时，CNC总是自动进入位置跟随方式。

在位置监控方式下，伺服关闭时所产生的偏移将被加入到误差寄存器中，其位置偏移始终受到CNC的监控，一旦超过允许误差范围，CNC将发生跟随误差报警。如果位置偏移在允许误差范围之内，当坐标轴恢复控制后，CNC将通过闭环调节功能自动恢复偏移，因此，偏移不会导致CNC的实际位置变化。