刚性攻丝
FANUC系统刚性攻丝功能详解
FANUC系统刚性攻丝功能详解首先，刚性攻丝功能是指机器人在进行攻丝操作时，能够保持稳定的力和位置控制。
这意味着机器人可以根据既定的程序在工件表面上产生高质量的螺纹。
这种功能对于需要精确控制螺纹深度、螺距和螺纹形状的应用非常重要。
刚性攻丝功能的实现主要依赖于FANUC系统的硬件和软件设计。
FANUC系统使用高性能的力传感器和位置传感器来实时监测机器人与工件之间的力和位置信息。
这些传感器能够提供高分辨率和高精度的测量结果，从而保证机器人的稳定性和准确性。
在软件方面，FANUC系统提供了一套完整的攻丝控制算法。
这些算法对机器人的运动进行实时的力和位置调整，以实现精确的攻丝操作。
例如，在攻丝过程中，系统可以根据传感器信息实时调整机器人的速度和力度，以适应工件表面的不均匀性和材料特性。
此外，FANUC系统还提供了丰富的控制参数和设置选项，以满足不同应用的需求。
用户可以根据具体的攻丝要求进行调整，包括螺纹深度、起刀点位置、进给速度等等。
这些参数的灵活调整使得FANUC系统能够适应各种不同的攻丝操作，从而提高生产效率和质量。
最后，FANUC系统的刚性攻丝功能还具备一定的智能化特性。
系统可以通过学习和优化算法，自动适应不同材料和工件的攻丝过程。
它能够根据历史数据分析出最佳的攻丝参数和路径，从而提高攻丝的效率和质量。
总结起来，FANUC系统的刚性攻丝功能通过高性能的传感器、智能化的控制算法以及灵活的参数调整，实现了高质量和高效率的攻丝操作。
这种功能对于提高机器人的应用范围和工作效果具有重要意义，为用户创造了更多的机会和价值。
FANUCFSSB高速刚性攻丝介绍
FANUCFSSB高速刚性攻丝介绍
1功能介绍在31i-B系列与全新的0i-F系统中，系统与放大器支持只用一根光缆进行FSSB通信，一方面减少了传统电缆通信出现干扰的几率，另一方面可以更加节省配线。
在此基础上，FANUC推出了与传统刚性攻丝相比更为优秀的FSSB高速刚性攻丝功能。
刚性攻丝中，通过主轴放大器与伺服放大器间的FSSB高速通信，可减少同步误差或在精度不变的条件下缩短循环时间。
此外，如果同时使用刚性攻丝最优加减速(选项)功能时，可以最大限地使用主轴的扭矩，因而可进一步提高FSSB高速刚性攻丝的效果。
2与传统刚性攻丝的比较与传统刚性攻丝相比，FSSB高速刚性攻丝与普通刚性攻丝的区别如下表所示：
由于位置环增益对于攻丝轴与主轴可以分别设定，主轴与攻丝轴可以最大限度的提高加工精度，同时时间常数与加工进给速度较之前可以设定更小的值，加工效率有了较大的提升。
3限制条件下列情况下不能使用此功能：(1)模拟主轴刚性攻丝(2)伺服电机主轴刚性攻丝(3)主轴同步控制方式下的刚性攻丝
同时在FSSB刚性攻丝中，不能使用以下功能(1)双位置反馈(2)伺服HRV4控制。
刚性攻丝的调试
刚性攻丝的调试：
确认同步误差(DGN453小于10或servo guide 测定值在100 以内) 在合理范围内时对于刚性攻丝，调整以下参数：
1、调整位置增益
参数~4068=5000，主轴位置增益；~5284=5000,攻丝轴位置增益。
主要影响精度。
必须两者始终保持一致，否则导致同步误差变大。
如果增益变大的话，会导致同步误差变大，加工用时越少。
2、攻丝时加减速时间常数
进刀时加减速时间常数：~5264 。
退刀时加减速时间常数：（5201#2=0时和进刀时一样）
5201：可设置进刀和拉拔用一样还是分别的时间常数。
#2=0：进刀和拉拔时都用5261-5264，
#2=1：进刀和拉拔时都用各自的时间常数，设为1时：
5261-5264：进刀
5271-5274：拉拔
相同条件下，攻丝时间常数越小，同步误差越大或电机异响，加工用时越少。
3、主轴前馈
先修改攻丝增益和攻丝时间常数，然后加攻丝前馈。
有时加上攻丝前馈之后诊断453仍比较大，可尝试减小一下先行前馈系数（4344和2092）
参数#2=1，刚性攻丝中使前馈有效，提高主轴位置控制的响应。
2005#1=1：使用前馈功能。
4344:9900 先行前馈系数，
(攻丝时前馈有效的情况下该值必须和攻丝轴 Z 轴前馈2092设定一致)；
2092：攻丝轴的前馈系数。
4037:50 速度环路前馈系数(攻丝前馈有效时该值必须和攻丝轴 Z 轴前馈2069设定一致)；
2069：速度前馈系数。
5203：。
刚性攻丝
5203#2
刚性攻丝时，前馈有效
1
5203#4
刚性攻丝时，进给倍率和倍率取消无效
0
5210
刚性攻丝方式指令M代码
29
5211
刚性攻丝拉拔倍率
200
5213
深孔攻丝循环的返回量
0
5241
刚性攻丝主轴最高转速（第1齿轮）
800
5242
刚性攻丝主轴最高转速（第2齿轮）
3000
5243
刚性攻丝主轴最高转速（第3齿轮）
2000
5200#0
G84/G74前，指定刚性攻丝方式指令的M代码的方式（参数5210）
0
5200#2
用G80、复位等解除刚性攻丝状态要等待G61.0变为0
0
5200#3
刚性攻丝齿轮换挡不使用主轴电机速度选择信号G32~33
0
5200#4
刚性攻丝拉拔倍率（参数5211）有效
1
5200#5
刚性攻丝作为高速深孔攻丝循环
0
5200#6
刚性攻丝时，进给保持，单段无效
0
5201#2
刚性攻丝时，攻入和拉拔使用相同切削时间常数（参数5261~5264）
0
5201#3
刚性攻丝拉拔倍率（参数5211）单位为1%
0
5201#4
通过程序指定拉拔时的主轴转速，拉拔时使倍率有效
0
5202#0
刚性攻丝启动时进行主轴定向
1
5202#4
刚性攻丝的I点向R点移动中，R点到位宽度由参数5300指定
5300
刚性攻丝中攻丝轴的到位宽度
20
5301
刚性攻丝中主轴的到位宽度
20
5310
刚性攻丝
两种攻丝方式的比较以前的加工中心为了攻丝,一般都是根据所选用的丝锥和工艺要求,在加工程序中编入一个主轴转速和正/反转指令,然后再编人G84/G74固定循环,在固定循环中给出有关的数据,其中Z轴的进给速度是根据F=丝锥螺距×主轴转速得出,这样才能加工出需要的螺孔来。
虽然从表面上看主轴转速与进给速度是根据螺距配合运行的,但是主轴的转动角度是不受控的,而且主轴的角度位置与Z轴的进给没有任何同步关系,仅仅依靠恒定的主轴转速与进给速度的配合是不够的。
主轴的转速在攻丝的过程中需要经历一个停止－正转－停止－反转－停止的过程,主轴要加速－制动－加速－制动,再加上在切削过程中由于工件材质的不均匀,主轴负载波动都会使主轴速度不可能恒定不变。
对于进给Z轴,它的进给速度和主轴也是相似的,速度不会恒定,所以两者不可能配合得天衣无缝。
这也就是当采用这种方式攻丝时,必须配用带有弹簧伸缩装置的夹头,用它来补偿Z轴进给与主轴转角运动产生的螺距误差。
如果我们仔细观察上述攻丝过程,就会明显地看到,当攻丝到底,Z轴停止了而主轴没有立即停住(惯量),攻丝弹簧夹头被压缩一段距离,而当Z轴反向进给时,主轴正在加速,弹簧夹头被拉伸,这种补偿弥补了控制方式不足造成的缺陷,完成了攻丝的加工。
对于精度要求不高的螺纹孔用这种方法加工尚可以满足要求,但对于螺纹精度要求较高,6H或以上的螺纹以及被加工件的材质较软(铜或铝)时,螺纹精度将不能得到保证。
还有一点要注意的是,当攻丝时主轴转速越高,Z轴进给与螺距累积量之间的误差就越大,弹簧夹头的伸缩范围也必须足够大,由于夹头机械结构的限制,用这种方式攻丝时,主轴转速只能限制在600r/min以下。
刚性攻丝就是针对上述方式的不足而提出的,它在主轴上加装了位置编码器,把主轴旋转的角度位置反馈给技控系统形成位置闭环,同时与Z轴进给建立同步关系,这样就严格保证了主轴旋转角度和Z轴进给尺寸的线生比例关系。
因为有了这种同步关系,即使由于惯量、加减速时间常数不同、负载波动而造成的主轴转动的角度或Z轴移动的位置变化也不影响加工精度,因为主轴转角与Z轴进给是同步的,在攻丝中不论任何一方受干扰发生变化,则另一方也会相应变化,并永远维持线性比例关系。
刚性攻丝
4) 在M29指令和固定循环的G指令之间不能有S指令或任何坐标运动指令。
5) 不能在攻丝循环模态下指令M29。
6) 不能在取消刚性攻丝模态后的第一个程序段中执行S指令。
7) 不要在试运行状态下执行刚性攻丝指令。
1
刚性攻丝指令（M29）
指令M29Sx x x x；机床进入刚性攻丝模态，在刚性攻丝模态下，Z轴的进给和主轴的转速。M29指令的具体使用方法可参见“8.1.14 刚性攻丝方式”的说明。
8.1.14 刚性攻丝方式
在攻丝循环G84或反攻丝循环G74的前一程序段指令M29Sx x x x；则机床进入刚性攻丝模态。NC执行到该指令时，主轴停止，然后主轴正转指示灯亮，表示进入刚性攻丝模态，其后的G74或G84循环被称为刚性攻丝循环，由于刚性攻丝循环中，主轴转速和Z轴的进给严格成比例同步，因此可以使用刚性夹持的丝锥进行螺纹孔的加工，并且还可以提高螺纹孔的加工速度，提高加工效率。
使用G80和01组G代码都可以解除刚性攻丝模态，另外复位操作也可以解除刚性攻丝模态。
使用刚性攻丝循环需注意以下事项：
1) G74或G84中指令的F值与M29程序段中指令的S值的比值（F/S）即为螺纹孔的螺距值。
2) Sx x x x必须小于0617号参数指定的值，否则执行固定循环指令时出现编程报警。
攻丝夹头分类和简介
柔性攻丝系统正是通过弹簧夹头的伸缩补偿主轴转速与进给运动产生的螺距误差，完成了攻丝过程，而且主轴转速越高，这种累积的误差也就越大，弹簧夹头的伸缩范围也会越大。
“刚性攻丝”又称“同步攻丝”，为将主轴旋转与Z轴进给同步化，以匹配特定的螺纹螺距。
理论上，攻螺纹时，当主轴转一转，Z轴的进给总量应该等于丝锥的螺距。
“柔性攻丝”也称”浮动攻丝”，就是主轴转速与进给没有严格的同步成比例的关系，主轴的转速和Z轴的进给是独立控制。
柔性攻丝刀柄有调整间隙的功能，一般为沿轴线有弹性收缩功能的弹簧夹头。
相比柔性攻丝，刚性攻丝能够获得更高的切削速度，切削效率高。
同时，加工完的螺纹能够获得更高精度和更好的质量。
理论上，攻螺纹时，当主轴转一转，Z轴的进给总量应该等于丝锥的螺距。
但是由于机床与工艺的原因，主轴电机要经历一个加速—制动—加速的过程，另外由于加工工件材料不均匀、加减速时间设定不同、主轴进给轴漂移、机械连接松动等原因，都会产生一定的误差。
使进给量无法确定。
但如果我们仔细观察就会发现，当攻丝到底时，进给轴虽然停止了。
主轴由于存在转动惯量却不会立即停止。
弹簧夹头被压缩一段距离，而当进给轴反向移动时，主轴正处在停止或反向加速的状态，弹簧夹头又被拉伸一段距离。
柔性攻丝夹头的型号分为刚性攻丝夹头，柔性攻丝夹头，刚性攻丝夹头分为TC820扭力夹头范围是m5-m30、J4016攻丝夹头范围是m5-m16、J4016攻丝夹头范围是m5-m12，GT12刚性夹头链接部位直径19mm攻丝范围是m3-m16，GT24刚性夹头链接部位直径30mm攻丝范围是m3-m30，GT42刚性夹头链接部位直径45mm攻丝范围是m24-m4柔性攻丝夹头分为GT12扭力夹头链接部位直径19mm攻丝范围是m3-m16，GT24扭力夹头链接部位直径30mm攻丝范围是m3-m30，GT42扭力夹头链接部位直径45mm攻丝范围是m24-m48.。
4-7-1Servo Guide 刚性攻丝详细解释
2）调整位置增益： 发现攻丝时主轴和 Z 轴的公共位置环增益 5280 和主轴位置环增益 4065-4068 不一 致，此两个增益一定要一致。从原理上说位置增益越大越好，但是调整到 5000 时， 攻丝时主轴出现异常响声，太小了同步误差较大，最后调整到 1000 时改善较明显， 再调整也没有多大改善，如下图：
参数模块 刚性攻丝
定义： 众所周知，传统的攻丝固定循环是利用程序指令控制主轴转向和速度，给定攻丝轴轴 向深度，装在主轴上的主轴编码器实时采集主轴转速，送入数控系统，由数控系统实 时计算刀具每分钟进给速率 F。由此我们可以看出传统的攻丝固定循环，主轴运行在 速度控制方式之下。由于控制方式的局限性，实时主轴速度受切削抗力变化的瞬间影 响，很难保证主轴旋转与进给轴的移动严格同步，容易使直径小的丝锥断掉。为克服 此缺陷通常采用浮动丝锥工装，但其自身浮动特点造成螺纹加工效率低，且精度不易 保证。 为了克服弹性攻丝的以上弊端，数控系统厂家开发出刚性攻丝功能。在刚性攻丝时， 主轴旋转 1 转所对应钻孔轴的进给量必须和攻丝的螺距相等，即必须满足如下的条 件：
2、调整目标： DGN453=1 DGN450＜200,当然越小越好。 3、调整过程（空运行，S=2000 转/分）： 1）调整前，攻丝只能在主轴 200 转以下正常，一上 200 转以上就乱牙，用户其它床 子用 SIEMENSE 系统的都在 1000 转以上正常攻丝，当时用 SERVO GUIDE 一联机发 现 Z 轴的同步误差过大，如下图：
M29 S3000 G××：G73～G89。 X...Y...：孔位置坐标。 Z...：孔底位置。 R...：R 点平面位置。 P...：停留时间。 F...：进给量。 K...：循环次数。
作用: 在刚性攻丝方式，主轴电机的控制方式与伺服电机相同，进入位置控制方式，
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1 两种攻丝方式的比较
以前的加工中心为了攻丝 , 一般都是根据所选用的丝锥和工艺要求 , 在加工程序中编入一个主轴转速和正 /反转指令 , 然后再编人 G84／G74 固定循环 , 在固定循环中给出有关的数据 , 其中 Z 轴的进给速度是根据 F =丝锥螺距×主轴转速得出 , 这样才能加工出需要的螺孔来。
虽然从表面上看主轴转速与进给速度是根据螺距配合运行的 , 但是主轴的转动角度是不受控的 , 而且主轴的角度位置与 Z 轴的进给没有任何同步关系 , 仅仅依靠恒定的主轴转速与进给速度的配合是不够的。
主轴的转速在攻丝的过程中需要经历一个停止－正转－停止－反转－停止的过程 , 主轴要加速－制动－加速－制动 , 再加上在切削过程中由于工件材质的不均匀 , 主轴负载波动都会使主轴速度不可能恒定不变。
对于进给 Z 轴 , 它的进给速度和主轴也是相似的 , 速度不会恒定 , 所以两者不可能配合得天衣无缝。
这也就是当采用这种方式攻丝时 , 必须配用带有弹簧伸缩装置的夹头 , 用它来补偿 Z 轴进给与主轴转角运动产生的螺距误差。
如果我们仔细观察上述攻丝过程 , 就会明显地看到 , 当攻丝到底 ,Z 轴停止了而主轴没有立即停住 ( 惯量 ), 攻丝弹簧夹头被压缩一段距离 , 而当 Z 轴反向进给时 , 主轴正在加速 , 弹簧夹头被拉伸 , 这种补偿弥补了控制方式不足造成的缺陷 , 完成了攻丝的加工。
对于精度要求不高的螺纹孔用这种方法加工尚可以满足要求 , 但对于螺纹精度要求较高 ,6H 或以上的螺纹以及被加工件的材质较软 ( 铜或铝 ) 时 , 螺纹精度将不能得到保证。
还有一点要注意的是 , 当攻丝时主轴转速越高 ,Z 轴进给与螺距累积量之间的误差就越大 , 弹簧夹头的伸缩范围也必须足够大 , 由于夹头机械结构的限制 , 用这种方式攻丝时 , 主轴转速只能限制在 600r/min 以下。
刚性攻丝就是针对上述方式的不足而提出的 , 它在主轴上加装了位置编码器 , 把主轴旋转的角度位置反馈给技控系统形成位置闭环 , 同时与 Z 轴进给建立同步关系 , 这样就严格保证了主轴旋转角度和 Z 轴进给尺寸的线生比例关系。
因为有了这种同步关系 , 即使由于惯量、加减速时间常数不同、负载波动而造成的主轴转动的角度或 Z 轴移动的位置变化也不影响加工精度 , 因为主轴转角与 Z 轴进给是同步的 , 在攻丝中不论任何一方受干扰发生变化 , 则另一方也会相应变化 , 并永远维持线性比例关系。
如果我们用刚性攻丝加工螺纹孔 , 可以很清楚地看到 , 当 Z 轴攻丝到达位置时 , 主轴转动与 Z 轴进给是同时减速并同时停止的 , 主轴反转与 Z 轴反向进给同样保持一致。
正是有了同步关系 , 丝锥夹头就用普通的钻夹头或更简单的专用夹头就可以了 , 而且刚性攻丝时 , 只要刀具 ( 丝锥 ) 强度允许 , 主轴的转速能提高很多 ,4 000r/min 的主轴速度已经不在话下。
加工效率提高 5 倍以上, 螺纹精度还得到保证 , 目前已经成为加工中心不可缺少的一项主要功能。
2 刚性攻丝功能的实现
从电气控制的角度来看 , 数控系统只要具有主轴角度位置控制和同步功能 , 机床就能进行刚性攻丝 , 当然还需在机床上加装反馈主轴角度的位置编码器。
要正确地反映主轴的角度位置 , 最好把编码器与主轴同轴联接 , 如果限于机械结构必需通过传动链联接时 , 要坚持 1:1 的传动比 , 若用皮带 , 则非同步带不可。
还有一种可能 , 那就是机床主轴和主轴电动机之间是直连 , 可以借用主轴电动机本身带的内部编码器作主轴位置反馈 , 节省二项开支。
除去安装必要的硬件外 , 主要的工作是梯形图控制程序的设计调试。
市面上有多种数控系统 , 由于厂家不同 , 习惯各异 , 对刚性攻丝的信号安排和处理是完全不一样的。
我们曾经设计和调试过几种常用数控系统的刚性攻丝控制程序 , 都比较繁琐。
调试人员不易理解梯形图控制程序 , 特别是第一台样机调试周期长 , 不利于推广和使用。
尽管如此 , 加工中心有了该项功能 , 扩大了加工范围 , 受到用户的青睐。
3 不用设计梯形图实现刚性攻丝
在 FANUC Oi 数控系统里 , 参数 N0.5200#0 如果被设定为 0, 那么刚性攻丝就需要用 M 代码指定。
一般情况下 , 我们都使用 M29, 而在梯形图中也必须设计与之相对应的顺序程序 , 这对初次尝试者来说还有一定的困难。
正常的情况下 , 没有特殊要求时 , 主轴参数初始化后把参数 No.5200#0 设定为 1, 其它有关参数基本不动 , 也不用增加任何新的控制程序 , 这样就简单多了。
在运行调试中要根据机床本身的机械特性设置刚性攻丝必须的一组参数 (见表 l) 。
参数设置好后就可以直接使用固定循环 G84/G74 指令编程 , 其格式举例如下 :
表 1 刚性攻丝参数表
功能参数
攻丝最高主轴转速 N0.5241 - N0.5244
主轴与攻丝轴的时间常数 N0.5261 - No.5264
刚性攻丝轴回路增益 N0.5280 - N0.5284
刚性攻丝时攻丝轴移动位置偏差量的极限值 N0.5310
刚性攻丝时主轴移动位置偏差量的极限值 N0.5311
刚性攻丝时的攻丝轴停止时的位置偏差量极限值 N0.5312
刚性攻丝时的主轴停止时的位置偏差量极限值 N0.5313
(1) 每分钟进给编程
右螺纹
G94; Z 轴每分钟进给
M3 Sl000; 主轴正转（1000r/min)
G9O G84 X-300.Y-250.Z-150.R-120. P300 F1000; 右螺纹攻丝 , 螺距 lmm
左螺纹
G94; Z 轴每分钟进给
M4 Sl000; 主轴反转（1000r/min)
G9O G74 X-300.Y-250.Zl50.R-120.P300 F1000; 左螺纹攻丝 , 螺距 lmm
(2) 每转 ( 主轴 ) 进给编程
右螺纹
G95; Z 轴进给 / 主轴每转
M3 S1000; 主轴正转 (1000r/min)
G9O G84 X-300.Y-250.Z-150.R-120. P300 F1.0; 右螺纹攻丝 , 螺距 1mm
右螺纹
G95; Z 轴进给 / 主轴每转
M4 S1000; 主轴反转 (1000r/min)
G90 G74 X-300.Y-250.Z150.R-120. P300 F1.0; 左螺纹攻丝 , 螺距 l mm
以上刚性攻丝编程由于将参数 No.5200#0 设置为 1, 固定循环 G84/ 成为刚性攻丝的指令 , 所以它的编程格式就完全与原固定循环 G84/G74 普通攻丝是一样的。
根据用户的使用调查 , 刚性攻丝性能大大优于普通攻丝。