主轴定向和定位控制功能使用说明

1.功能与选择

主轴定向准停（Spindle Orientation）简称主轴定向，它是控制主轴在某一固定位置上停止并保持的功能，功能主要用于加工中心自动换刀时的刀具啮合；镗铣床精密镗孔加工、反向镗孔时的让刀；车削类数控机床的工件装夹等。

主轴定位（Spindle Positioning）是一种简单的主轴位置控制功能，它可控制主轴在360°范围的任意位置上定位停止，并通过闭环位置调节功能保持；定位停止后，还可以通过编程指令以增量或绝对的方式，改变定位点。主轴定位不但可用于加工中心自动换刀、镗铣加工的让刀、数控车床的工件装夹，而且还能够用于车削中心等车铣复合加工机床的主轴简单定位控制。

主轴定向和定位的实现形式在不同机床上有所不同，它们主要决定于CNC功能和主轴驱动器类型。以FS-0iD系列CNC为例，不同规格的CNC可使用的定向、定位控制功能如表7-10所示。

表7-10 FS-0iD可使用的定向、定位控制功能

注：●：可使用；○：不推荐使用；×：不能使用。

2.主轴定向

按照主轴定向的实现形式，数控机床的主轴定向可采用机械和电气两种定向方式。(www.xing528.com)

机械定向一般通过机械插销实现。定向时主轴需要以很低的定向转速旋转，然后，通过气动或液压的控制，将机械插销插入主轴，使主轴固定在指定位置上。机械定位的动作可靠、定位刚性好，但它需要有机械、气动或液压部件，且其定向速度较慢，因此，一般只用于早期的数控机床或国产的经济型、普及型数控机床。

电气定向是主轴的闭环位置控制，使主轴在指定位置停止并保持的功能。由于主轴定向只需要在某一指定点停止，因此，用于主轴定向的位置检测器件既可是具有360°任意位置检测功能的脉冲编码器，也可是只检测某一固定位置的感应式磁传感器。电气定向的结构简单、调整容易、速度快，故绝大多数数控机床都采用电气定向；但是，电气定向的刚性和可靠性不及机械定向，因此，在对主轴定向刚性和可靠性要求较高的机床上，有时需要同时使用电气定向和机械插销。

主轴电气定向的闭环位置控制既可通过CNC实现，也可通过驱动器实现。CNC控制主轴定向时，可通过主轴位置检测编码器，由CNC建立临时的位置闭环，使主轴在指定点停止并保持，停止点的位置可通过参数进行调整和偏移。CNC进入定向控制后，其主轴速度指令输出被切换成闭环位置误差输出，以控制主轴进行闭环定位，因此，这种控制方式既可用于模拟主轴，也可用于串行主轴。但是，在FS-0iD系列CNC上，CNC主轴定向控制功能只能用于车削类机床控制的FS-0iTD。

利用驱动器闭环位置控制实现电气定向的形式有多种。在使用CNC模拟量控制的外部驱动器上，一般可利用CNC的辅助功能代码（通常为M19），向主轴驱动器发送定向命令，然后通过驱动器的闭环位置功能实现定向，主轴定向的方式完全取决于所使用的主轴驱动器功能。当主轴采用串行主轴驱动器时，主轴定向命令可直接通过CNC-PMC接口信号向驱动器发送，然后利用驱动器的闭环位置功能实现定向。在FS-0iD系列CNC上，串行主轴定向可采用感应式位置传感器进行定点定位或采用脉冲编码器进行360°任意位置定向；串行主轴定向可用于FS-0iD系列CNC的所有产品。

3.主轴定位

主轴定位在定向准停的基础上，增加了定位点的指令调整功能，它可用增量或绝对的形式改变定位点。但是，由于主轴定位的位置检测一般只能使用1024P/r等低分辨率编码器，其定位精度相对较差。例如，主轴使用1024P/r编码器时，即使通过CNC的4倍频处理，其位置检测精度也只有360°/（4×1024）=0.088°；因此，其位置控制精度远远不能满足需要参与插补运算的Cs轴控制要求。

主轴定位与定位点可调的主轴定向控制方法类似，它既可通过CNC闭环位置控制实现，也可通过驱动器的闭环位置控制实现。在FS-0iD系列CNC上，CNC主轴定向控制功能同样只能用于车削类机床控制的FS-0iTD，功能既可用于主轴模拟量输出，也可用于串行主轴控制。FS-0iTD的主轴定位可通过辅助功能M或H、C代码指令定位位置；利用M代码指令位置时，一般可指定1～256个固定位置；利用H、C代码指令时，则可任意指令定位位置。

利用驱动器控制主轴定位时，主轴驱动器必须具有定位控制功能。对于采用FANUC串行主轴驱动器的机床，只要主轴配置1024P/r编码器，FS-0iD的全部产品均可使用主轴定位功能。如机床采用其他主轴驱动器，则需要将辅助功能M或H、C代码指令的定位位置，通过PMC程序转换为驱动器的定位位置输入信号，由驱动器进行定位控制。