项目4 系统参数设置与调整
知识目标
1.了解与掌握一些参数，可以维修一些软件的故障，了解更换电池的必要性；
2.设定NC数控机床及辅助设备的规格和内容，以及加工中所必需的一些数据；
3.了解与掌握参数，为使用和更好地发挥机床的性能提供很大的帮助。
技能目标
1.掌握FANUC数控参数的参数输入方法及参数设定步骤；
2.了解机床参数在数控机床调试中的应用；
3.熟悉系统中保证机床运行所需要设置的基本参数。
任务1 数控系统参数的分类及含义
◎任务提出
FANUC 0i系统有很丰富的机床参数，为数控机床的安装调试及日常维护提供了便利条件。同时，系统要正常工作，必须进行参数的设置。通过本模块的学习，要求掌握FANUC 0i数控参数的参数输入方法及参数设定步骤，并熟悉系统中保证机床运行所需要设置的基本参数。
◎相关知识
一、参数的概述
1.参数的定义
数控系统的参数是数控系统用来匹配机床及数控功能的一系列数据。在FANUC 0i系统中参数可分为系统参数、PMC参数。系统参数又按照一定功能进行分类，共有40多类。PMC参数是数控机床的PMC程序中使用的数据，如：计时器，计数器，保持型继电器的数据。这两类参数是数控机床正常启动的前提条件。
2.参数的分类
①基本设置方法。
②设置刀具偏置量。
③SETTING数据设置。
④工件原点设置。
⑤用户宏程序公共变量。
⑥系统参数。
⑦PMC参数设置。
上述几种参数中，设置刀具偏置量、设置工件原点、设置用户宏程序公共变量等一般应在机床操作时设置，可参考机床操作说明书，其他一般应在机床调试时设置，FANUC 0i系统参数分类见表4. 1。
表4.1 FANUC 0i系统参数分类
续表
在进行参数操作时，可以利用FANUC 0i数控系统提供的参数分类情况显示画面，在忘记参数数据号的情况下，帮助缩小查找范围。
3.系统参数的形式
FANUC 0i数控系统的参数按照数据的形式大致可分为位型和字型。其中位型又分位型和位轴型，字型又分字节型、字节轴型、字型、字轴型、双字型、双字轴型共8种，轴型参数允许参数分别设定给各个控制轴。
位型参数就是对该参数的0至7这8位单独设置“0”或“1”的数据代表不同的意义。位型参数的形式，如表4. 2所示。
注意：
①位型及位轴型参数，数据是由8位构成的（8个不同意义的参数）。
表4.2 参数形式
②轴型是指对每个控制轴可独立地设数据。
③数据范围指一般的范围，随参数不同数据范围也不同，详细情况参照相关参数说明。
4.参数的含义（这里只介绍几种，具体查看FANUC 0i参数使用说明书）
（1）位型和位轴型参数含义
通过该例可以知道位型和位轴型的数据格式，即每一个数据号由0～7位数据组成。在描述这一类数据时可以用这样的格式来说明：数据号.位号。比如上例中的ISO参数就可以用这样的符号来表示：1000. 1。当1000. 1 =0时表示数据采用EIA码输出，1000. 1 =1时表示数据输出采用ISO码。位型和位轴型数据就是用这样的方式来设定不同的系统功能。
（2）位型和位轴型以外其他参数含义
注意：
①参数说明中的空白位和画面上有显示但参数表中没有说明的参数号，是为了将来扩展而备用的，必须将其设定为0。
②T系的参数和M系的参数有可能不同，此时，不同系统的参数由两层参数区分。空白表示该参数不能使用。
FANUC系统将常用的参数例如：通信、镜像、I/ O接口的选择等常见参数放置在【SETTING】（设置）功能键下，以便于用户使用。其他大量的参数归类于【SYSTEM】（系统）功能键下的参数菜单。
（3）常用的系统参数及含义
①与各轴的控制和设定单位相关的参数，参数号：1001～1023。这一类参数主要用于设定各轴的移动单位、各轴的控制方式、伺服轴的设定、各轴的运动方式等。
②与机床坐标系的设定、参考点、原点等相关的参数，参数号：1201～1280。这一类参数主要用于设定机床的坐标系的设定，原点的偏移、工件坐标系的扩展等。
③与存储行程检查相关的参数，参数号：1300～1327。这一类参数的设定主要是用于各轴保护区域的设定等。
④与设定机床各轴进给、快速移动速度、手动速度等相关的参数，参数号：1401～1465。这一类参数涉及机床各轴在各种移动方式、模式下的移动速度的设定，包括快移极限速度、进给极限速度、手动移动速度的设定等。
⑤与加减速控制相关的参数，参数号：1601～1785。这一类参数用于设定各种插补方式下启动停止时的加减速方式，以及在程序路径发生变化时（如出现转角、过渡等）进给速度的变化。
⑥与程序编制相关的参数，参数号：3401～3460。用于设置编程时的数据格式，设置使用的G指令格式、设置系统缺省的有效指令模态等和程序编制有关的状态。
⑦与螺距误差补偿相关的参数，参数号：3620～3627。数控机床具有对螺距误差进行电气补偿的功能。在使用这样的功能时，系统要求对补偿的方式、补偿的点数、补偿的起始位置、补偿的间隔等参数进行设置。
【例1】 参数No. 5010对于T系和M系有不同的意义。
【例2】 DPI为M系列和T系共用参数，但GSB和GSC只对T系有效。
【例3】 参数8131（设定了此参数时，要切断一次电源）。
HPG手轮进给是否使用。
0：不使用
1：使用
FID F1位的进给是否使用。
0：不使用
1：使用
EDC外部加减速是否使用。
0：不使用
1：使用
AOV自动拐角倍率是否使用。
0：不使用
1：使用
【例4】 参数8132（设定了此参数时，要切断一次电源）。
TLF是否使用刀长寿命管理。
0：不使用
1：使用
BCD是否使用第2辅助功能。
0：不使用
1：使用
LXC是否使用分度工作台分度。
0：不使用
1：使用
SPK是否使用小直径深孔钻削循环。
0：不使用
1：使用
SCL是否使用缩放。
0：不使用
1：使用
【例5】 参数8133（设定了此参数时，要切断一次电源）。
SSC是否使用恒定表面切削速度控制。
0：不使用
1：使用
SCS是否使用Cs轮廓控制。
0：不使用
1：使用
SYC是否使用主轴同步控制。
0：不使用
1：使用
【例6】 参数8134（设定了此参数时，要切断一次电源）。
IAP是否使用图形对话编程功能。
0：不使用
1：使用
◎任务实施
1.参数显示的操作步骤
①按MDI面板上的功能键SYSTEM一次后，再按软键［PARAM］选择参数画面。
②参数画面由多面组成。通过ⓐ、ⓑ两种方法显示需要显示的参数所在的面面。
ⓐ有翻面键或光标移动键，显示需要的页面。
ⓑ从键盘输入想显示的参数号，然后按软键［NO. SRH］。这样可显示包括指定参数所在的页面，光标同时在指定参数的位置（数据部分变成反转文字显示）。
2.用MDI设定参数的操作步骤
①将NC置于MDI方式或急停状态。
②用以下步骤使参数处于可写状态。
ⓐ按SETTING功能键一次或多次后，再按软键［SETTING］，可显示SETTING画面的第1页。
ⓑ将光标移至“PWE”处。
ⓒ按［OPRT］软键显示操作选择软键。
ⓓ按软键［ON：1］或输入1，再按软键［INPUT］，使“PWE”= 1。这样参数成为可写入状态，同时CNC发生P/ S报警100（允许参数写入）。
③按功能键SYSTEM一次或多次后，再按软键［PARAM］，显示参数画面。
④显示包含需要设定的参数的画面，将光标置于需要设定的参数的位置上。
⑤输入数据，然后按［INPUT］软键。输入的数据将被设定到光标指定的参数中。
⑥若需要则重复步骤④和⑤。
⑦参数设定完毕。需将参数设定画面的“PWE =”设定为0，禁止参数设定。
⑧复位CNC，解除P/ S报警100。但在设定参数时，有时会出现P/ S报警000（需切断电源），此时请关掉电源再开机。
3.基本功能参数的设置步骤
①按参数显示的操作步骤的方法显示参数8130。
②按用MDI设定参数的操作步骤的方法将参数8130设定为2（车床）、设定为3（铣床）。
③按参数显示的操作步骤的方法显示参数8131。
④按用MDI设定参数的操作步骤的方法将参数8131设定为0（用手轮）、设定为1（不用手轮）。
⑤按参数显示的操作步骤的方法显示参数8133。
⑥按用MDI设定参数的操作步骤的方法将参数8133设定为0（不使用恒定表面切削速度）、设定为1（使用恒定表面切削速度）。
⑦按参数显示的操作步骤的方法显示参数8134。
⑧按用MDI设定参数的操作步骤的方法将参数8134设定为0（不使用图形对话编程功能）、设定为1（使用图形对话编程功能）。
◎思考题
1.请说明系统报警P/ S100和P/ S000的含义？
P/ S100参数可写入
P/ S000需要重新启动使参数生效
2.如果机床在切削时使用恒定表面切削速度控制不起作用，应该首先检查哪个参数？
检查参数8133（设定了此参数时，要切断一次电源）。
SSC是否使用恒定表面切削速度控制。
0：不使用
1：使用
任务2 FANUC系统通用参数应用
◎任务提出
上一章节我们学习了FANUC系统参数的分类及含义。在此基础上，我们在来学习FANUC系统通用参数在数控机床上的应用。我们试利用参数设置一下数控机床参考点及参考点返回控制、对伺服装置的控制、进给传动系统误差及其补偿、机床限位控制。这些参数设置是我们检修课程中重要的章节之一，一定要熟悉掌握参数设置的技能。
◎任务目标
1.熟悉参数设置参考点及参考点返回控制应用；
2.参数在对伺服装置的控制应用；
3.参数在进给传动系统误差及其补偿应用；
4.参数在机床限位控制应用。
◎相关知识
一、数控系统初始化参数设置操作
数控系统能否正常工作，不仅取决于系统硬件连接的正确性，而且还必须合理设置系统参数。在完成了系统硬件连接后，如果没有根据机床的硬件配置设置相关系统参数，或参数设置不合理，都将导致系统报警，无法正常工作。
数控系统为方便用户在系统首次通电时，设置必要的系统参数，是系统能够正常运行，设置了参数初始化设定界面。其中包括了所有系统运行必需的系统参数及相关提示。用户只要在参数初始化界面中完成所有初始化参数的设定，就可使数控系统及其他外设建立通信关系，从而取消所有报警，使系统进入正常工作状态。
调用初始化参数设定界面的主要操作：
①系统通电，将“参数可写入”选项置为参数可写入状态（PWE =1）。
②系统首次通电时，可直接按照步骤④所描述的步骤显示参数初始化设定界面。如果要调整系统初始化参数，则必须先按照步骤③所描述清除系统参数，再按照步骤④所述显示参数初始化界面，并完成所有初始化参数的设置。
③系统断电，重新开机，开机时同时按住功能键RESET直到系统进入正常画面，其结果是系统参数被清除，但系统功能参数（也叫保密参数）No. 9900～9999不被清除。如果是新版系统，系统功能参数存在于系统软件中，也不会被清除。所以，此项操作仅会清除系统功能参数之外的普通参数。
④按功能键SYSTEM，然后按扩展｛+｝软键几次，直到出现参数设定画面的［PRMTUN］软键。
⑤按［PRMTUN］软键，进入参数设定支持画面，如图4. 1所示。
图4.1 PRMTUN参数设定界面
⑥按照顺序设定“轴设定”参数项。
二、初始化参数值设定
1.轴设置（AXIS SETTING）参数组
（1）轴控制/设定单位参数
①参数1001.设定线性轴移动量的单位制。
［数据形式］位型
0：米制（适用于米制机床）。1：英制（适用于英制机床）。
②参数1002.设定是否采用无挡块返回参考点方式。对各轴分别设定。
［数据形式］位型
0：无效，即使用撞块返回参考点；1：有效，即不使用撞块返回参考点。
③参数1004.设定最小输入单位和最小移动单位。
［数据形式］位型
一般设置成1004. 0 =0，1004. 1 =0。
④参数1005。
［数据形式］位型
1005. 0：参考点没有建立时，在自动运行状态下，程序指定了除G28以外的移动指令时，系统是否出现报警。
0：出现报警，1：不出现报警。
一般为了安全，要求系统在未返参即欲移动伺服轴时，出现报警，即1005. 0 =1。
1005. 1：无挡块参考点设定功能是否有效。对各轴分别设定。
0：无效，1：有效。
⑤参数1006。
［数据形式］位型
1006. 0：设定轴属性，是线性轴还是旋转轴。对各轴分别设定。
0：直线轴，1：旋转轴。
1006. 3：设定各轴的移动量类型是按半径指定还是按直径指定。仅对车床数控系统的X轴进行设定。
0：半径编程，1：直径编程。
1006. 5：返参时，脱离参考点撞块后，向哪个方向搜索栅格脉冲。对各轴分别设定。
0：向坐标轴正方向，1：向坐标轴负方向。
⑥参数1008。
［数据形式］位轴型
1008. 0：设定旋转轴的循环功能是否有效，即设定坐标是否循环计数。仅对旋转轴进行设定。
0：无效，1：有效。
1008. 2：相对坐标值。仅对旋转轴进行设定。
0：不按每一转的移动量循环显示，1：按每一转的移动量循环显示。
⑦参数1010。
［数据类型］字节型
［数据范围］1，2，3，…
CNC控制轴，即机床联动轴。PMC控制轴和主轴不属于CNC控制轴。⑧参数1020。
［数据类型］字节轴型
［数据范围］按表4. 3输入各轴在程序中的名称
表4.3 参数1020设置值与各轴编程名称对应参数值
⑨参数1022。
［数据类型］字节轴型
［数据范围］按表4. 4输入各轴在基本坐标系中的属性
表4.4 参数1020设置值与各轴属性对应表
⑩参数1023.用于确定各轴伺服控制器和其所控制的伺服电动机之间的关系。
［数据类型］字节轴型
［数据范围］1，2，3，…
（2）伺服参数
初始化伺服参数含义及推荐设定值见表4. 5。
表4.5 初始化伺服参数含义及推荐设定值
注：中所列初始化伺服参数的含义的详细内容见下面任务实施一、二小节。
（3）坐标系参数
第1参考点的机械坐标值，即完成机床手动返参后，机床参考点在机床坐标系中的坐标值。参数1240设定第1参考点坐标值。实际上，参数1240与机床坐标系的建立紧密相关。这个参数也是其他几个机械参考点和工件坐标系的基础。
当机床具有自动换刀，工作台交换功能时，需要用到第2、第3机械坐标系。第2、第3机械坐标系参数的数值，即机床换刀位置、工作台交换位置所对应的机械坐标系的坐标值。
设定工件坐标系时，测定出工件零点的位置在机械坐标系的坐标值，将该值输入对应的参数。
各工件坐标系与机床坐标系的关系如图4. 2所示。
图4.2 各工件坐标系与机床坐标系的关系
①参数1240。
［数据类型］双字轴型
［数据范围］-99999999～99999999
一般将各轴第1参考点在机床坐标系中的坐标系值均设为0。
参数1241
［数据类型］双字轴型
［数据范围］-99999999～99999999
②参数1260。
［数据类型］双字轴型
［数据范围］1000～999999999
数据的单位是0. 001deg，通常将该参数设置为360000，即旋转轴每转一周，旋转360°。
参数1240，1241及1260属于数控系统初始化参数。除此以外，系统还有很多关于坐标系设定的参数，这些参数主要包括：
机械坐标系设定参数1240～1243。设定第1～第4参考点在机械坐标系中的坐标值。
［数据形式］双字轴型
［数据单位］
［数据范围］-99999999～99999999
工件坐标系设定参数1220～1226
［数据形式］双字轴型
［数据单位］米
［数据单位］-99999999～99999999
参数1220为所有的工件坐标系（G54～G59）赋予公共的偏移量。可用外部数据输入功能，通过PLC设定该值。
［数据范围］-99999999～99999999
参数1221是工件坐标系1（G54对应的坐标系）的原点在机械坐标系中的坐标值。
［数据范围］-99999999～99999999
参数1222是工件坐标系2（G55对应的坐标系）的原点在机械坐标系中的坐标值。
［数据范围］-99999999～99999999
参数1223是工件坐标系3（G56对应的坐标系）的原点在机械坐标系中的坐标值。
［数据范围］-99999999～99999999
参数1224是工件坐标系4（G57对应的坐标系）的原点在机械坐标系中的坐标值。
［数据范围］-99999999～99999999
参数1225是工件坐标系5（G58对应的坐标系）的原点在机械坐标系中的坐标值。
［数据范围］-99999999～99999999
参数1226是工件坐标系6（G59对应的坐标系）的原点在机械坐标系中的坐标值。
（4）行程检测的参数
参数1320。
［数据类型］双字轴型
［数据范围］-99999999～99999999
［数据类型］双字轴型
［数据范围］-99999999～99999999
软限位坐标的检测方法见下面任务实施第3小节。
（5）进给速度参数
FANUC系统默认的各种伺服轴运动速度值均为0，所以，如果不对进给速度进行初始化设置，各轴不会产生运动。进给速度初始化参数见表4. 6。
表4.6 进给速度初始化参数表
（6）加减速参数
①参数1610。
［数据形式］位型
切削进给（包括空运行进给）的加减速方式：0，指数型加减速；1，直线型加减速。②参数1620。
［数据类型］字轴型
［数据单位］ms
［数据范围］0～4000
③参数1622。
［数据类型］字轴型
［数据单位］ms
［数据范围］0～4000（指数型加减速）
0～512（直线型加减速）
④参数1624。
［数据类型］字轴型
［数据单位］ms
［数据范围］0～4000（指数型加减速）
0～512（直线型加减速）
参数1620，1622，1624应依机床状况而定，一般取20～200 ms之间。
⑤参数1625。
［数据类型］字轴型
一般设为0。
2. MISCELLANY参数组
（1）DI/ DO参数
①参数3017。
［数据类型］字节型
［数据单位］16 ms
［数据范围］0～255
该参数设定复位信号RST输出时的延长时间。RST信号的输出时间=复位时间+本参数值×16 ms。一般将该参数设为0。
②参数3030。
［数据类型］字节型
［数据范围］1～8
S代码最多允许5位。
（2）主轴控制参数
［数据形式］位型
3701. 1 ISI：是否使用第1、第2串行主轴接口。
0：使用，1：不使用。
如果机床的主轴驱动方式为模拟主轴，则需要屏蔽数控系统的串行主轴驱动方式，应将3701. 4 SS2：在串行主轴控制中，是否使用第2主轴。
0：不使用，1：使用。
（3）手轮进给、首轮中断参数
［数据类型］字节型
［数据单位］1台或2台（T系列）或3台（M系列）
3.其他
完成了上述初始化参数设置后，重新启动系统，此时大部分伺服、主轴报警应当消失。在MDI方式和JOG方式下控制进给轴运动，如果进给运动无法实现，则应当注意下列参数的设置：
（1）伺服参数
［数据形式］位型
1800. 1：位置控制就绪信号PRDY接通之前，速度就绪信号VRDY先接通时是否报警。
0：出现伺服报警，1：不出现伺服报警。
（2）DI/ DO参数
①参数3003。
［数据形式］位型
3003. 0 ITL：互锁信号。
0：有效，1：无效。
3003. 2 ITX：各轴互锁信号。
0：有效，1：无效。
3003. 3 DIT：各轴方向互锁信号。
0：有效，1：无效。
应将互锁信号设为无效，即3003.0 =1，3003.2 =1，3003.3 =1，否则伺服轴不能完成进给运动。
②参数3004。
［数据形式］位型
3004. 5 OTH：超程限位信号。
0：有效，1：不检查。
一般为了机床安全，应该系统参数设置为检查超程限位，即3004. 5 =0。但是在系统调试阶段，没有安装系统限位挡块时，应将系统参数设置为不检查超程限位，即3004. 5 =1，以便消除各轴超程报警，继续完成其他伺服调试和设置。
4.初始化伺服界面
初始化伺服界面如图4. 3所示。初始化伺服设定项目的含义及设定发放，见下面第三部分第1小节。
三、伺服调整和主轴监控功能
1.伺服调整
伺服监控画面主要是对伺服轴的负荷和串行主轴的负荷和转速，以及加工条件进行监控。而在伺服调整画面中，还可以对伺服的运行状态、回路增益（LCGAIN）、位置偏差（POS ERROR）、实际电流值进行监控。
调用伺服监控画面的主要操作包括：
（1）按下MDI面板的功能键SYSTM，系统显示系统界面。
（2）按下向后翻页软键，直至系统显示如图4. 3所示伺服设定界面。
图4.3 伺服设定界面
图4. 3中参数：
①初始化设定位。与参数2000对应。
②电机代码。与参数2020对应。查询电动机铭牌数据，完成电动机ID号设置。
③AMR。与参数2001对应。
④指令倍乘比。与参数1820对应。
⑤柔性齿轮比N，柔性齿轮比的分子。与参数2084对应。柔性齿轮比=电动机一圈机床相应的移动量（以微米为单位）：1000000。
⑥柔性齿轮比M，柔性齿轮比的分母。与参数2085对应。
⑦方向设定，伺服轴电动机旋转方向设定。与参数2022对应。
⑧速度反馈脉冲数。与参数2023对应。
⑨位置反馈脉冲数。与参数2024对应。
⑩参考计算器容量，伺服轴的参考计数器容量。与参数1821对应，设置为电动机螺距的整数倍。
（3）按图4. 3所示伺服设定画面中的软键［SV. TUN］，系统显示伺服调整界面，如图4. 4所示。
图4. 4中各参数：
图4.4 伺服调整界面
①功能位。与参数2003对应。
②位置环增益。与参数1825对应。
③调整开始位。在伺服自动调整功能中使用。
④设定周期。在伺服自动调整功能中使用。
⑤积分增益。与参数2043对应。
⑥比例增益。与参数2044对应。
⑦滤波器。与参数2067对应。
⑧速度环增益。与参数2021对应。
⑨报警1。与诊断画面的诊断号200的内容一致，是400、414号报警的详细内容。
⑩报警2。与诊断画面的诊断号201的内容一致，是断线、过载的详细内容。
报警3。与诊断画面的诊断号202的内容一致，是319号报警的详细内容。
报警4。与诊断画面的诊断号203的内容一致，是319号报警的详细内容。
报警5。与诊断画面的诊断号204的内容一致，是414号报警的详细内容。
位置环增益。显示实际的回路增益。
位置偏差。显示伺服轴运动时的位置偏差值，与诊断画面的诊断号为300内容一致。
电流（%）。显示实际电流百分比值。
电流（A）。显示实际电流值。
速度（RPM）。显示伺服电动机实际转速。
2.主轴伺服监控画面
在主轴伺服画面中，可以对串行主轴的运行状态、电动机转速、主轴转速等情况进行监控，显示与串行主轴相关的参数设置值。调出主轴伺服调整画面的操作如下：
（1）在MDI画面上按下功能键SYSTEM，调出系统屏幕。
（2）按软键向后翻页键数次，直到系统显示图4. 5所示软键。
（3）按下［PRMTUN］软键，系统显示图4. 3所示菜单选择界面。用光标移动键将光标移动到主轴设定（SPINDLE TUNING）项目，并按［操作］软键，系统显示［选择］软键，如图4. 6所示。
图4.5 显示主轴伺服调整界面操作1
图4.6 显示主轴伺服调整界面操作2
（4）按下［选择］软键，系统显示主轴伺服调整界面，如图4. 7所示。
图4. 7中参数：
①OPERATION（运行方式），有通常运行、定向、同步控制、刚性攻螺纹、C轴控制和主轴定位控制几种运行方式。系统当前被设定为通常运行方式。
②GEAR SELECT（齿轮选择）。
③SPINDLE（主轴），显示主轴转速编码。
④PROP. GAIN（速度环比例增益），与参数4040～4047对应。通常运行方式与4040和4041对应。
⑤INT. GAIN（速度环积分增益），与参数4048～4055对应。通常运行方式与4048和4049对应。
⑥MOTOR VOLT（电动机电压），与参数4083～4086对应。通常运行方式与4083对应。
⑦REGEN. PW（再生电源的限制），与参数4080对应。
⑧MOTOR（伺服电动机），显示伺服电动机的实际转速。
⑨SPINDLE（主轴），显示主轴的实际转速。
图4.7 主轴伺服调整界面
◎任务实施
一、参考点及参考点返回控制
数控机床的参考系包括机床坐标系、参考点以及工件坐标系。
参考点是机床上的一个固定点，是反馈装置上产生栅格信号的位置，由机床制造者设定。
机床坐标系的零点是由机床制造者设定的。
工件坐标系的零点可以由编程人员任意指定，加工程序中的坐标值是该点在工件坐标系中的坐标值。在开始加工前，操作人员通过对刀将工件坐标系的零点位置通知数控系统，以便数控系统按加工程序控制刀具运动，加工出程序描述的工件形状。
（1）手动返回参考点的操作步骤。
①将机床运行状态设定为手动返回参考点。
②选择要返回参考点的坐标轴名称X或Y或Z。
③选择要回参考点的坐标轴的方向选择信号+或-，使该轴向参考点移动。返回参考点时，机床是向正方向运动还是负方向运动取决于参数No. 1006. 5的数值：
ZMI：设定各轴返参方向。0：返回参考点时往该轴正向移动；1：返回参考点时往该轴负向移动。
④一旦选定了进给轴和方向选择按钮，该轴将以快速进给速度向参考点方向运动。当返回参考点减速信号（*DEC1，*DEC2，*DEC3，…）触点断开时（运动部件压上减速开关），进给速度立即下降，之后机床以固定的低速FL继续运行。参数No. 1425中设定返回参考点的FL进给速度。当减速开关释放后，减速信号触点重新闭合，之后系统检测到一转信号（C脉冲）。如该信号由高电平变为低电平（检测C脉冲的下降沿），则运动停止，同时机床坐标值清零，返回参考点操作结束。
（2）系统返回参考点过程的控制返参减速以及操作完成的过程，如图4. 8所示。
图4.8 参考点返回过程示意图
①参数1424。
［数据形式］双字轴型
进给速度倍率设定为100%时，各轴JOG进给时的快速进给速度。
若No. 1424 =0，各轴JOG进给时的快速进给速度等于No. 1420中设定的各轴G00速度。
②参数1425。
［数据类型］字轴型
该参数设定的是各轴返回参考点减速后，各轴的运行速度。
③参数1850。
注意：设定此参数后，必须切断一次电源。
［数据形式］双字轴型
［数据单位］检测单位
［数据范围］0～99999999（参考点偏移量时），仅M系列。利用栅格偏移量可以补偿光栅尺的安装误差等机械误差。
必须保证在光栅尺的两个物理栅格之间存在一个电子栅格信号，完成返回参考点操作，否则系统报警。电子栅格可以通过参数No. 1850设定的距离来进行参考点偏移，该参数中设定的栅格偏移量不能超过参考计数器的容量（参数No. 1821即栅格间距）。
④参数1821。
注意：设定此参数后，必须切断一次电源。
［数据形式］双字轴型
［数据单位］检测单位
［数据范围］0～99999999
参考计数器容量=栅格间隔/检测单位。
对于采用相对位检测系统的数控机床，每次机床通电后，必须手动返回参考点，以建立机床坐标系以及使检测装置开始工作。对于采用绝对位置检测系统的数控机床，由于系统可以记忆机床坐标系零点位置、检测装置零位脉冲的位置，所以只需在第1次系统通电时执行返回参考点操作，不必每次开机均返回参考点。
二、参数设置对伺服装置的控制
①参数1815。
注意：设定此参数后，必须切断一次电源。
［数据形式］位轴型
OPTx：位置检测器。0：不使用分离型脉冲编码器；1：使用分离型脉冲编码器。
APZx：使用绝对位置检测器时，机械位置与绝对位置检测器的位置。0：不一致；1：一致。
APCx：位置检测器。0：不使用绝对位置检测器；1：使用绝对位置检测器（绝对脉冲编码器）。
当使用绝对位置编码器进行位置调整、更换编码器，或绝对位置编码器电池电压过低报警后，机械位置与绝对位置不一致，需执行手动回参考点动作，并修改下面设定。步骤如下：
ⓐ出现故障时，APZ被系统设为0，并报警。
ⓑ将该参数设为：APZ =1。
ⓒ执行手动返回动作。
使用绝对位置编码器的机床建立机床参考点时需要设定该参数。
②参数1825。
［数据形式］字轴型
［数据单位］0. 01/ s
［数据范围］1～9 999
设定各轴的位置控制环的增益，即伺服系统位置环的放大倍数。进行直线与圆弧插补（切削加工）时，应将所有轴设定相同的值。机床只做定位时，各轴可设定不同的值。环路增益越大，则位置控制的响应越快，但如果增益太大，则伺服系统不稳定。
③参数1826。
［数据形式］字轴型
［数据单位］检测单位
［数据范围］0～32 767
设定各轴的到位宽度。各轴到位宽度即机床位置与指令位置的差（位置偏差量的绝对值），当机床实际位置与指令值的差比到位宽度小时，即认为到位了。
④参数1828。
［数据形式］双字轴型
［数据单位］检测单位
［数据范围］0～99 999 999
设定各轴移动中的最大允许位置偏差量。移动中位置偏差量超过移动中的最大允许位置偏差量时，会出现伺服报警并立刻停止运行（和急停时相同）。通常在参数中设定快速进给的位置偏差量时考虑了富裕量。
⑤参数1829。
［数据形式］字轴型
［数据单位］检测单位
［数据范围］0～32 767
设定各轴停止时的最大允许位置偏差量。停止中位置偏差量超过停止中的最大允许位置偏差量时，会出现伺服报警并立刻停止运行（和急停时相同）。
三、参数在机床限位控制应用
为了放置运动部件超出行程，造成事故，通常要对运动部件进行限位。限位的方法主要有硬件限位和软件限位。
硬件限位就是指在行程的极限位置设置挡块，挡块间距大于运动部件的正常工作行程且小于丝杠的工作行程，可见限位可以保护丝杠等机械部件。正常工作情况下，运动部件不会碰到挡块，在发生故障时，一旦碰到了挡块，就相当于按下急停按钮，系统会切断电源，以便保护机床。
软件限位是指在参数中设置运动部件的移动范围，一般在软件限位中设置的移动范围也比机床运动部件正常工作行程大，但软限位范围比硬限位（挡块）间距要小，所以比丝杠允许的移动范围小得多。
软限位是对机械装置（丝杠）的第1层保护；硬限位（挡块）是第2层保护。
软限位的建立是通过参数设置实现的。另外，要让数控系统识别限位范围，需要先通知机床限位范围的基准，这个步骤就是在机床操作时开机首先要做的回参考点。
各轴行程软限位的测定步骤如下：
①当各轴都回完参考点后，就可以测量并设定这个软限位。软限位的测量和设定必须分别对各轴进行。
②将数控系统中的软限位参数清零。
③将轴沿正向移动，直到到达可以保证机床机械部件安全的极限位置。记下极限位置值。
④将轴沿负向移动，重复上述步骤，并记下负向的极限位置值。
各轴的限位参数应为上述测量值减去一个安全裕量。
四、参数在进给传动系统误差及其补偿应用
在数控机床加工零件的过程中，引起加工误差的原因有很多方面，有机床零部件由于刚度、强度不够而产生变形，从而造成的误差；还有因传动件的惯性、电气线路的时间滞后等原因带来的加工偏差等。这些误差有常值系统性误差，如螺距累积误差、反向间隙误差等，还有由热变形等引起的变值系统性误差。
消除误差的方法有很多。可通过机械设计提高部件的刚度、强度要求，以减少变形；也可通过控制系统消除误差；过去用硬件电子线路和挡块补偿开关实现补偿，现在的CNC系统中多用软件进行误差补偿。
（1）反向间隙误差补偿
在进给传动链中，齿轮传动、滚珠丝杠螺母副等均存在反向间隙，这种反向间隙会造成工作台反向运动时，电动机空转而工作台不动。这就使得半闭环系统产生误差，全闭环系统位置环震荡不稳定。
为补偿反向间隙，可采取调整和预紧的方法减少间隙。数控机床的机械结构采用了滚珠丝杠螺母副、贴塑涂塑导轨等传动效率高的结构。滚珠丝杠螺母副又有双螺母预紧方法，所以机械结构间隙不大，但由于传动部件弹性变形等引起的误差，靠机械调整很难补偿。对于剩余误差，在半闭环系统中可将其值测出，作为参数输入数控系统，则此后每当坐标系轴接收到反向指令时，数控系统便自动调用间隙补偿程序，自动将间隙补偿值加到由插补程序算出的位置增量指令中，以补偿间隙引起的失动。这样控制电动机多走一段距离，这段距离等于间隙值，从而补偿了间隙误差。需注意的是，对全闭环数控系统不能采用以上补偿方法（通常将反向间隙补偿参数设为0），只能从机械上减小甚至消除间隙。有些数控系统具有全闭环翻转间隙附加脉冲补偿，以减小这种误差对全闭环稳定性的影响。即当工作台反向运动时，对伺服系统施加一定的宽度的脉冲电压（由参数设定），以补偿间隙误差。
直线运动反向误差的测量步骤：
①将轴补偿参数内的所有参数设置为0。
②在手动方式下，选定手轮最小脉冲当量数，控制工作台移动并碰千分表，将千分表清零，同时将显示器示数清零。
③控制工作台反向移动，直到看到千分表指针偏转，记录显示器读数，即为反向间隙补偿值。
④反复测量取平均值。
FANUC系统反向间隙补偿参数：
［数据形式］字轴型
［数据单位］检测单位
［数据范围］-9 999～9 999
各轴分别设定反向间隙补偿量。接通电源后，机床以参考点相反的方向移动时，进行第一次反向间隙补偿。
（2）螺距误差补偿
螺距误差是指由螺距累积误差引起的常值系统性定位误差。在半闭环系统中，定位精度很大程度上受滚珠丝杠的影响。尽管滚珠丝杠的精度很高，但总存在着制造误差。要得到超过滚珠丝杠精度的运动精度，必须借助螺距误差补偿功能，利用数控系统对误差进行补偿和修正。另外，数控机床经长时间使用后，由于磨损，其精度可能下降，利用螺距误差补偿功能进行定期测量与补偿，可在保持精度的前提下延长机床的使用寿命。
螺距误差的基本补偿原理是将数控机床某轴的指令位置与高精度位置检测系统所测得的实际位置相比较，计算出在数控加工全行程上的误差分布曲线，再将误差以表格的形式输入数控系统中。这样数控系统在控制该轴的运动时，会自动考虑到误差值并加以补偿。
采用螺距误差补偿功能应注意以下几点：
①对重复定位精度较差的轴，因无法准确确定其误差曲线，螺距误差补偿功能无法实现，也就是说，该功能无法补偿重复定位误差。
②只有建立机床坐标系后，螺距误差补偿才有意义。
③由于机床坐标系是通过返回参考点而建立的，因此在误差表中，参考点的误差要为零。必须采用比滚珠丝杠精度至少高一个数量级的检测装置来测量误差分布曲线。常用激光干涉仪来测量。
FANUC系统螺距误差补偿参数：
①参数3620：输入每个轴参考点的螺距误差补偿点的位置号。
②参数3621：输入每个轴螺距误差补偿的最小位置号。
③参数3622：输入每个轴螺距误差补偿的最大位置号。
④参数3623：输入每个轴螺距误差补偿放大率。
⑤参数3624：输入每个轴螺距误差补偿的位置间隔。
下面举例说明螺距误差补偿参数的设置方法。
已知：机床行程为-400～+800 mm。
确定：螺距误差补偿位置间隔为50 mm；参考点的补偿位置号为40。
计算：负方向最远的补偿位置号=参考点的补偿位置号-（负方向的机床行程/补偿位置间隔）+1 =40 -400/50 +1 =33
正方向最远的补偿位置号=参考点的位置补偿号+（正方向的机床行程/补偿位置间隔）=40 +800/50 =56
机床坐标和补偿位置之间的关系如图4. 9所示。
图4.9 机床坐标和补偿位置之间的关系
在坐标之间各部分相对应得补偿位置号处测量补偿值。补偿值如表4. 7所示，将补偿值画在相应的补偿位置处，如图4. 10所示。
表4.7 补偿值
参数设定：见表4. 8。
表4.8 螺距误差补偿参数设定值
图4.10
◎思考题
若NC系统配置有光栅反馈，还需进行丝杠螺距误差补偿吗？为什么？
任务3 基本参数的设定及画面的调出
◎任务提出
通过对数控系统的参数分类的了解，以及通用参数在系统中的控制应用熟悉之后，本章我们将联系工作中对参数的实际需求，对相关的参数进行设定和修改。
◎任务目标
1.掌握数控系统参数设定的步骤；
2.熟悉用MDI设定参数的方法；
3.掌握参数画面的操作步骤。
◎相关知识
一、参数设定的说明
所谓参数（Parameter），是指当CNC与机床组合在一起之后，为了最大限度地发挥CNC机床的功能而设置的值。每一步都需按照数控系统说明书来调整，即使是同一种数控系统，其参数设定也是随机而异的。随机附带的参数表是机床的重要技术资料，应妥善保管，不得遗失，否则将给机床的维修和恢复性能带来困难。显示参数的方法随各类数控机床而异，大多数厂家产品可通过按压MDI/ CRT单元上的“PARAM”（参数）键来显示已存入系统存储器的参数。显示的参数内容应与机床安装调试完成后的参数表一致。如果进给控制和主轴控制是数字式的，那么它的参数设定也是用数字设定参数。在CNC与伺服接通之后，CRT（或LCD）会出现报警，先不用理会。此时，必须根据随机所带的说明书对系统中各种参数一一予以确认。
FANUC的每台数控系统都带有随机参数表，在FANUC0i中9900号以上的参数即为系统参数（即所谓的保密参数）。它规定了一些基本功能，用户需按照此表设置。系统出厂时FANUC已经设好，0C和0i不必设。但是，对于0D（0TD和0MD）系统，须根据实际机床功能设定#932～#935的参数位。机床出厂时，系统功能参数表必须交给机床用户。
二、参数的显示步骤
操作步骤如下：按MDI面板的功能键［SYSTEM］一次或多次后，再换软键［参数］选择参数画面，如图4. 11所示。
参数画面由多页组成，通过以下两种方法显示需要显示的参数所在的页面：
①用翻页键或光标移动键，显示需要的页面。
②从键盘输入想显示的参数号，然后按软键［No.检索］，这样可显示包括指定的数据所在的参数页面，光标在指定数据的位置（数据部分变成反转文字显示）。注意：用操作选择软键显示的软键一旦开始输入，软键显示将被包括［No.检索］在内的操作选择软键自动取代。按［操作］软键也能变更操作选择软键的显示。
图4.11 参数画面
◎任务实施
一、用MDI设定参数画面方法步骤
用MDI设定参数，按下列步骤设定参数：
（1）将NC置于MDI方式或急停状态。
（2）用以下步骤使参数处于可写状态。
①按［SYSTEM］功能键数次后，或［OFFSETSETTING］功能键一次后再按软键［SETTING］，可显示SETTING画面的第1页。如图4. 12所示。
②将光标移至“参数写入”处。
③按［（OPRT）］软键显示操作选择软键。
图4.12
④按软键［ON：1］或输入1，再按软键［INPUT］，使“PARAMETER WRITE”= 1。这样参数处于可写入状态，同时CNC发生P/ S报警100（允许参数写入）。
（3）按功能键［SYSTEM］数次后，或者按功能键［SYSTEM］一次后再按软键［PARAM］，显示参数画面（参照上节二、参数的显示）。
（4）显示包含需要设定的参数的画面，将光标置于需要设定的参数位置上。如图4. 13所示。（参照上节二、参数的显示）
（5）输入数据，然后按［INPUT］软键。输入的数据将被设定到光标指定的参数中。
［例］12000［INPUT］
图4.13
希望从选择的参数号开始连续地输入数据时，可以在数据和数据之间用（；）分隔进行输入。
［例］用按键输入10；20；30；40再按软键［INPUT］时，从光标所在位置的参数开始，按顺序设定10，20，30，40。
（6）若需要则重复步骤（4）和（5）。
（7）参数设定完毕。需将设定画面的“PARAMETER WRITE =”设定为0，禁止参数设定。
（8）复位CNC，解除P/ S报警100。但在设定参数时，有时会出现P/ S报警000（需切断电源），此时请关掉电源再开机。
二、参数设定后画面的操作实例
以将1420号参数中X轴快速进给由10000改为8600为例，给出相关操作：
在机床操作面板上按下手动输入键，使系统进入MDI运行方式；或者使机床进入急停状态。
在MDI面板上按下功能键［OFFSET SETTING］，并选择［设定］软键，系统显示的帮助如图4. 14所示。
图4.14 将参数置为可写入状态操作1
（1）在MDI面板上按光标上下移动键，使光标定位在“参数写入”顶上。
（2）在MDI面板上按键，使“参数写入”的设置从0改为1，系统显示参数可写入报警。同时按下SHIFT + CAN键，可消除“100可写入参数”报警。
（3）将光标定位在1420号参数的X轴数据处。
（4）参数数据的输入方法常用的有3种。
①键入8600，然后按下MDI面板INPUT键，如图4. 15所示。
②键入8600，然后按下软键［输入］，如图4. 15所示。
③如果更改参数前，1420号参数的设定值为10000，键入- 1400，然后按下［+输入］软键，可以将参数值设定为8600，如图4. 16所示。
上述3种方法的操作结果如图4. 17所示。
图4.15 1420号参数设定操作方法1和方法2
图4.16 1420号参数设定操作方法3
图4.17
◎思考题
1.试述参数画面调出的方法和步骤。
2.如何在MDI方式下设定参数？
任务4 FANUC 0i MC数控系统设定参数实现固定循环
◎任务提出
在加工中心攻丝时，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1个主轴转速和正/反转指令，然后再编入G84/ G74固定循环，完成攻丝的加工。这种方法对于精度要求不高的螺纹孔尚可以满足要求。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。本章内容刚性攻丝就是针对上述方式的不足而提出的。我们将详细分析刚性攻丝的参数设置方法。
◎任务目标
1.熟悉刚性攻丝和固定循环攻丝的比较；
2.掌握实现刚性攻丝的方法。
◎相关知识
有关刚性攻丝的参数
［数据形式］位型
G84 刚性攻丝的指令方法
0：在G84（G74）指令之前用M代码（参数No. 5210）指令刚性攻丝
1：不用M代码指令刚性攻丝（此时，G84不能作为攻丝循环G代码使用，G74不能作为反攻丝循环G代码使用）
VGR 刚性攻丝中，主轴和主轴位置编码器的任意齿轮比功能
0：不使用（在参数No. 3706中设定齿轮比）
1：使用（在参数No. 5221～No. 5224和No. 5231～No. 5234中设定齿轮比）
注意：串行主轴，使用主轴侧位编码器信号的DMR功能时，本参数设为0。
CRG 指令刚性攻丝方式的解除指令（G80，G01组G代码，复位等）时，刚性攻丝方式的解除
0：刚性攻丝信号RGTAP为0之后解除
1：刚性攻丝信号RGTAP为0之前解除
SIG 刚性攻丝齿轮挡切换时，信号SIND（G032和G033）
0：不允许使用
1：允许使用
DOV 刚性攻丝退刀时
0：倍率无效
1：倍率有效（倍率值设定在参数No.5211（M/ T系列）或参数No.5381（M系列）中）
PCP 0：刚性攻丝使用高速深孔攻丝循环
1：刚性攻丝不使用高速深孔攻丝循环
对于T系列，该参数在参数No. 5104#6（PCT）为1时有效。
根据此参数的设定，设定参数No. 5213。
FHD 刚性攻丝中，进给暂停和单程序段
0：无效
1：有效
SRS 多主轴控制时刚性攻丝，选择主轴
0：使用主轴选择信号SWS1、SWS2（G027#0和#1）（与多主轴控制通用）
1：使用刚性攻丝主轴选择信号RGTSP1、RGTSP2（G061#4和#5）（刚性攻丝专用信号）
［数据形式］位型
NIZ 刚性攻丝的平滑处理
0：不进行
1：进行
TDR 刚性攻丝的切削时间常数
0：进刀和退刀时使用同样的时间参数（参数No. 5261～5264）
1：进刀和退刀使用不同的时间参数
进刀时间常数为：参数No. 5261～5264。
退刀时间常数为：参数No. 5271～5274。
OVU 刚性攻丝退刀时的倍率参数（No. 5211（M/ T系列）或参数No. 5381（M系列））的设定单位如下
0：1%
1：10%
OV3 用程序指令退刀时的主轴转速，基于此主轴转速的刀具回退功能
0：无效
1：有效
注意：设定此参数后，要切断一次电源。
［数据形式］位型
ORI 启动刚性攻丝时
0：不执行主轴定向
1：执行主轴定向
注意：此参数只对串行主轴有效。
RG3 指定刚性攻丝返回操作
0：使用输入信号RTNT＜G62#6＞
1：使用一次性G代码G30
注意：需要具有刚性攻丝铃型加减速选项。
［数据形式］位型
RFF 在刚性攻丝中从初始点到R点移动时，前馈
0：无效
1：有效
设定此参数时，以下功能也有效：
在先行控制方式指令刚性攻丝时，系统自动退出先行控制方式并执行刚性攻丝，刚性攻丝完成后，自动返回先行控制模式。
RGS 当参数No. 1403#0（MIF）设定为1，在每分钟进给方式指定刚性攻丝时，主轴速度为：
0：指令主轴速度的1/1000
1：指令主轴速度的1/1
OVS 在刚性攻丝中，进给倍率信号和倍率取消信号
0：无效
1：有效
设定刚性攻丝中进刀和退刀时可用进给倍率信号（G012）对速度倍率。
主轴速度倍率值固定在100%，但主轴速度因攻丝轴的进给倍率而同步变化。
倍率取消信号OVC（G006#4）也有效。
注意：（1）用此参数设定进给倍率时，倍率参数（见参数No. 5211（T/ M）和No. 5381（M））无效。
（2）不管是否设定此参数，用倍率取消信号OVC（G006#4）使进给倍率无效时，参数No. 5211（T/ M）和No. 5381（M）的倍率有效。
RBL 刚性攻丝切削进给加减速类型
0：直线加减速
1：铃型加减速
注意：设定此参数后，要切断一次电源。
［数据形式］位型
DGN 在诊断画面上
0：显示刚性攻丝的同步偏差（No. 455～457）
1：显示主轴和攻丝轴的偏差量的差值（No. 452～453）
SPR 0：刚性攻丝时，不使用各主轴的参数
1：刚性攻丝时，使用各主轴的参数
注意：刚性攻丝中，使用各主轴刚性攻丝的参数时，此参数须设为1。以下为各主轴的参数：
［数据形式］位型
［数据范围］0～255
设定指令刚性攻丝的M代码，当M代码的值大于255时，设定到参数No. 5212。
［数据形式］字节型
［数据单位］1%或10%
［数据范围］0～200
设定刚性攻丝退刀时的倍率值。
注意：当参数No. 5200#4 DOV设1时，倍率值有效。当OVU（参数No. 5201#3）设1时，设定的数据单位为10%，最高可设定为2 000%。
［数据形式］双字型
［数据单位］整数
［数据范围］0～65 535
设定指令刚性攻丝的M代码。
刚性攻丝指令M代码通常由参数No. 5210设定，255以上的M代码用此参数设定。
注意：如果此参数设定为0，刚性攻丝的M代码由参数No. 5210设定。但需注意本参数的设定范围。
◎任务实施
子任务1 固定循环攻丝的比较
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，然后再编入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600 r/ 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轴进给尺寸的线性比例关系。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，4 000 r/ 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。
子任务2 固定循环刚性攻丝的实现
一、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连接，如果限于机械结构必须通过传动链连接时，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，节省两项开支。
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。
二、不用设计梯形图实现刚性攻丝
在FANUC 0i数控系统里，参数No. 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，其他有关参数基本不动，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需的一组参数（见表4. 9）。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4.9 刚性攻丝参数表
1.每分钟进给编程
右螺纹
G94； Z轴每分钟进给
M3 S1000； 主轴正转（1 000 r/ min）
G9O G84 X-300. Y-250. Z-150. R-120. P300 F1000；右螺纹攻丝，螺距1 mm
左螺纹
G94； Z轴每分钟进给
M4 S1000； 主轴反转（1 000 r/ min）
G9O G74 X-300. Y-250. Z-150. R-120. P300 F1000；左螺纹攻丝，螺距1 mm
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（1 000 r/ min）
G9O G84 X-300. Y-250. Z-150. R-120. P300 F1. 0；右螺纹攻丝，螺距1 mm
右螺纹
G95； Z轴进给/主轴每转
M4 S1000； 主轴反转（1 000 r/ min）
G90 G74 X-300. Y-250. Z-150. R-120. P300 F1. 0；左螺纹攻丝，螺距1 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/ G74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。
◎思考题
1.怎样设置刚性攻丝的参数？
2.固定循环刚性攻丝是怎样实现的？
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