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FANUC 系统功能


FANUC 系统功能
(北京发那科机电有限公司 王玉琪)

1、控制轨迹数(Controlled Path) CNC 控制的进给伺服轴(进给)的组数。加工时每组形成一条刀具轨迹,各组可 单独运动,也可同时协调运动。 2、控制轴数(Controlled Axes) CNC 控制的进给伺服轴总数/每一轨迹。 3、联动控制轴数(Simultaneously Controlled Axes) 每一轨迹同时插补的进给伺服轴数。 4、PMC 控制轴(Axis control by PMC) 由 PMC (可编程机床控制器) 控制的进给伺服轴。 控制指令编在 PMC 的程序 (梯 形图)中,因此修改不便,故这种方法通常只用于移动量固定的进给轴控制。 5、Cf 轴控制(Cf Axis Control)(T 系列) 车床系统中,主轴的回转位置(转角)控制和其它进给轴一样由进给伺服电动机 实现。 该轴与其它进给轴联动进行插补,加工任意曲线。 6、Cs 轮廓控制(Cs contouring control)(T 系列) 车床系统中,主轴的回转位置(转角)控制不是用进给伺服电动机而由 FANUC 主轴电动机实现。主轴的位置(角度)由装于主轴(不是主轴电动机)上的高分辨率 编码器检测,此时主轴是作为进给伺服轴工作,运动速度为:度/分,并可与其它进给 轴一起插补,加工出轮廓曲线。 7、回转轴控制(Rotary axis control) 将进给轴设定为回转轴作角度位置控制。 回转一周的角度, 可用参数设为任意值。 FANUC 系统通常只是基本轴以外的进给轴才能设为回转轴。 8、控制轴脱开(Controlled Axis Detach) 指定某一进给伺服轴脱离 CNC 的控制而无系统报警。通常用于转台控制,机床 不用转台时执行该功能将转台电动机的插头拔下,卸掉转台。

9、伺服关断(Servo Off) 用 PMC 信号将进给伺服轴的电源关断, 使其脱离 CNC 的控制用手可以自由移动, 但是 CNC 仍然实时地监视该轴的实际位置。该功能可用于在 CNC 机床上用机械手轮 控制工作台的移动,或工作台、转台被机械夹紧时以避免进给电动机发生过流。 10、位置跟踪(Follow-up) 当伺服关断、急停或伺服报警时若工作台发生机械位置移动,在 CNC 的位置误 差寄存器中就会有位置误差。位置跟踪功能就是修改 CNC 控制器监测的机床位置, 使位置误差寄存器中的误差变为零。当然,是否执行位置跟踪应该根据实际控制的需 要而定。 11、增量编码器(Increment pulse coder) 回转式(角度)位置测量元件,装于电动机轴或滚珠丝杠上,回转时发出等间隔 脉冲表示位移量。由于码盘上没有零点,故不能表示机床的位置。只有在机床回零, 建立了机床坐标系的零点后,才能表示出工作台或刀具的位置。 使用时应该注意的是,增量编码器的信号输出有两种方式:串行和并行。CNC 单 元与此对应有串行接口和并行接口。 12、绝对值编码器(Absolute pulse coder) 回转式(角度)位置测量元件,用途与增量编码器相同,不同点是这种编码器的 码盘上有绝对零点,该点作为脉冲的计数基准。因此计数值既可以映位移量,也可以 实时地反映机床的实际位置。另外,关机后机床的位置也不会丢失,开机后不用回零 点,即可立即投入加工运行。与增量编码器一样,使用时应注意脉冲信号的串行输出 与并行输出,以便与 CNC 单元的接口相配。(早期的 CNC 系统无串行口。) 13、FSSB(FANUC 串行伺服总线) FANUC 串行伺服总线(FANUC Serial Servo Bus)是 CNC 单元与伺服放大器间 的信号高速传输总线,使用一条光缆可以传递 4—8 个轴的控制信号,因此,为了区分 各个轴,必须设定有关参数。 14、简易同步控制(Simple synchronous control) 两个进给轴一个是主动轴,另一个是从动轴,主动轴接收 CNC 的运动指令,从 动轴跟随主动轴运动, 从而实现两个轴的同步移动。 CNC 随时监视两个轴的移动位置, 但是并不对两者的误差进行补偿,如果两轴的移动位置超过参数的设定值,CNC 即发 出报警,同时停止各轴的运动。该功能用于大工作台的双轴驱动。 15、双驱动控制(Tandem control) 对于大工作台,一个电动机的力矩不足以驱动时,可以用两个电动机,这就是本

功能的含义。两个轴中一个是主动轴,另一个为从动轴。主动轴接收 CNC 的控制指 令,从动轴增加驱动力矩。 16、同步控制(Synchrohouus control)(T 系列的双迹系统) 双轨迹的车床系统,可以实现一个轨迹的两个轴的同步,也可以实现两个轨迹的 两个轴的同步。同步控制方法与上述“简易同步控制”相同。 17、混合控制(Composite control)(T 系列的双迹系统) 双轨迹的车床系统,可以实现两个轨迹的轴移动指令的互换,即第一轨迹的程序 可以控制第二轨迹的轴运动;第二轨迹的程序可以控制第一轨迹的轴运动。 18、重叠控制(Superimposed control)(T 系列的双迹系统) 双轨迹的车床系统,可以实现两个轨迹的轴移动指令同时执行。与同步控制的不 同点是:同步控制中只能给主动轴送运动指令,而重叠控制既可给主动轴送指令,也 可给从动轴送指令。从动轴的移动量为本身的移动量与主动轴的移动量之和。 19、B 轴控制(B-Axis control)(T 系列) B 轴是车床系统的基本轴(X,Z)以外增加的一个独立轴,用于车削中心。其上 装有动力主轴,因此可以实现钻孔、镗孔或与基本轴同时工作实现复杂零件的加工。 20、卡盘/尾架的屏障(Chuck/Tailstock Barrier)(T 系列) 该功能是在 CNC 的显示屏上有一设定画面,操作员根据卡盘和尾架的形状设定 一个刀具禁入区,以防止刀尖与卡盘和尾架碰撞。 21、刀架碰撞检查(Tool post interference check)(T 系列) 双迹车床系统中,当用两个刀架加工一个工件时,为避免两个刀架的碰撞可以使 用该功能。其原理是用参数设定两刀架的最小距离,加工中时时进行检查。在发生碰 撞之前停止刀架的进给。 22、异常负载检测(Abnormal load detection) 机械碰撞、刀具磨损或断裂会对伺服电动机及主轴电动机造成大的负载力矩,可 能会损害电动机及驱动器。该功能就是监测电动机的负载力矩,当超过参数的设定值 时提前使电动机停止并反转退回。 23、手轮中断(Manual handle interruption) 在自动运行期间摇动手轮, 可以增加运动轴的移动距离。 用于行程或尺寸的修正。

24、手动干预及返回(Manual intervention and return) 在自动运行期间,用进给暂停使进给轴停止,然后用手动将该轴移动到某一位置 做一些必要的操作(如换刀),操作结束后按下自动加工启动按钮即可返回原来的坐 标位置。 25、手动绝对值开/关(Manual absolute ON/OFF) 该功能用来决定在自动运行时,进给暂停后用手动移动的坐标值是否加到自动运 行的当前位置值上。 26、手摇轮同步进给(Handle synchronous feed) 在自动运行时,刀具的进给速度不是由加工程序指定的速度,而是与手摇脉冲发 生器的转动速度同步。 27、手动方式数字指令(Manual numeric command) CNC 系统设计了专用的 MDI 画面, 通过该画面用 MDI 键盘输入运动指令 (G00, G01 等)和坐标轴的移动量,由 JOG(手动连续)进给方式执行这些指令。 28、主轴串行输出/主轴模拟输出(Spindle serial output/Spindle analog output) 主轴控制有两种接口:一种是按串行方式传送数据(CNC 给主轴电动机的指令) 的接口称为串行输出;另一种是输出模拟电压量做为主轴电动机指令的接口。前一种 后一种用模拟量控制的主轴驱动单元 (如 必须使用 FANUC 的主轴驱动单元和电动机, 变频器)和电动机。 29、主轴定位(Spindle positioning)(T 系统) 这是车床主轴的一种工作方式(位置控制方式),用 FANUC 主轴电动机和装在 主轴上的位置编码器实现固定角度间隔的圆周上的定位或主轴任意角度的定位。 30、主轴定向(Orientation) 为了执行主轴定位或者换刀,必须将机床主轴在回转的圆周方向定位与于某一转 角上,作为动作的基准点。CNC 的这一功能就称为主轴定向。FANUC 系统提供了以 下 3 种方法:用位置编码器定向、用磁性传感器定向、用外部一转信号(如接近开关) 定向。 31、Cs 轴轮廓控制(Cs Contour control) 并可 Cs 轮廓控制是将车床的主轴控制变为位置控制实现主轴按回转角度的定位, 与其它进给轴插补以加工出形状复杂的工件。 Cs 轴控制必须使用 FANUC 的串行主轴电动机,在主轴上要安装高分辨率的脉冲

编码器,因此,用 Cs 轴进行主轴的定位要比上述的主轴定位精度要高。 32、多主轴控制(Multi-spindle control) CNC 除了控制第一个主轴外,还可以控制其它的主轴,最多可控制 4 个(取决于 系统),通常是两个串行主轴和一个模拟主轴。主轴的控制命令 S 由 PMC(梯形图) 确定。 33、刚性攻丝(Rigid tapping) 攻丝操作不使用浮动卡头而是由主轴的回转与攻丝进给轴的同步运行实现。主轴 回转一转,攻丝轴的进给量等于丝锥的螺距,这样可提高精度和效率。 欲实现刚性攻丝,主轴上必须装有位置编码器(通常是 1024 脉冲/每转),并要 求编制相应的梯形图,设定有关的系统参数。 铣床,车床(车削中心)都可实现刚性攻丝。但车床不能像铣床一样实现反攻丝。 34、主轴同步控制(Spindle synchronous control) 该功能可实现两个主轴(串行)的同步运行,除速度同步回转外,还可实现回转 相位的同步。利用相位同步,在车床上可用两个主轴夹持一个形状不规则的工件。根 据 CNC 系统的不同,可实现一个轨迹内的两个主轴的同步,也可实现两个轨迹中的 两个主轴的同步。 接受 CNC 指令的主轴称为主主轴,跟随主主轴同步回转的称为从主轴。 35、主轴简易同步控制(Simple spindle synchronous control) 两个串行主轴同步运行,接受 CNC 指令的主轴为主主轴,跟随主主轴运转的为 从主轴。两个主轴可同时以相同转速回转,可同时进行刚性攻丝、定位或 Cs 轴轮廓 插补等操作。与上述的主轴同步不同,简易主轴同步不能保证两个主轴的同步化。进 入简易同步状态由 PMC 信号控制,因此必须在 PMC 程序中编制相应的控制语句。 36、主轴输出的切换(Spindle output switch)(T) 这是主轴驱动器的控制功能,使用特殊的主轴电动机,这种电动机的定子有两个 绕组:高速绕组和低速绕组,用该功能切换两个绕组,以实现宽的恒功率调速范围。 绕组的切换用继电器。切换控制由梯形图实现。 37、刀具补偿存储器 A,B,C(Tool compensation memory A,B,C) 刀具补偿存储器可用参数设为 A 型、B 型或 C 型的任意一种。A 型不区分刀具的 几何形状补偿量和磨损补偿量。B 型是把几何形状补偿与磨损补偿分开。通常,几何 补偿量是测量刀具尺寸的差值;磨损补偿量是测量加工工件尺寸的差值。C 型不但将 几何形状补偿与磨损补偿分开,将刀具长度补偿代码与半径补偿代码也分开。长度补

偿代码为 H,半径补偿代码为 D。 38、刀尖半径补偿(Tool nose radius compensation)(T) 车刀的刀尖都有圆弧,为了精确车削,根据加工时的走刀方向和刀具与工件间的 相对方位对刀尖圆弧半径进行补偿。 39、三维刀具补偿(Three-dimension tool compensation)(M) 在多坐标联动加工中,刀具移动过程中可在三个坐标方向对刀具进行偏移补偿。 可实现用刀具侧面加工的补偿,也可实现用刀具端面加工的补偿。 40、刀具寿命管理(Tool life management) 使用多把刀具时,将刀具按其寿命分组,并在 CNC 的刀具管理表上预先设定好 刀具的使用顺序。加工中使用的刀具到达寿命值时可自动或人工更换上同一组的下一 把刀具, 同一组的刀具用完后就使用下一组的刀具。 刀具的更换无论是自动还是人工, 都必须编制梯形图。刀具寿命的单位可用参数设定为“分”或“使用次数”。 41、自动刀具长度测量(Automatic tool length measurement) 在机床上安装接触式传感器, 和加工程序一样编制刀具长度的测量程序 (用 G36, G37),在程序中要指定刀具使用的偏置号。在自动方式下执行该程序,使刀具与传 感器接触,从而测出其与基准刀具的长度差值,并自动将该值填入程序指定的偏置号 中。 42、极坐标插补(Polar coordinate interpolation)(T) 极坐标编程就是把两个直线轴的笛卡尔坐标系变为横轴为直线轴,纵轴为回转轴 的坐标系,用该坐标系编制非圆型轮廓的加工程序。通常用于车削直线槽,或在磨床 上磨削凸轮。 43、圆柱插补(Cylindrical interpolation) 在圆柱体的外表面上进行加工操作时(如加工滑块槽),为了编程简单,将两个 直线轴的笛卡尔坐标系变为横轴为回转轴(C),纵轴为直线轴(Z)的坐标系,用该 坐标系编制外表面上的加工轮廓。 44、虚拟轴插补(Hypothetical interpolation)(M) 在圆弧插补时将其中的一个轴定为虚拟插补轴,即插补运算仍然按正常的圆弧插 补,但插补出的虚拟轴的移动量并不输出,因此虚拟轴也就无任何运动。这样使得另 一轴的运动呈正弦函数规律。可用于正弦曲线运动。 45、NURBS 插补(NURBS Interpolation)(M)

汽车和飞机等工业用的模具多数用 CAD 设计,为了确保精度,设计中采用了非 均匀有理化 B-样条函数(NURBS)描述雕刻(Sculpture)曲面和曲线。因此,CNC 系统设计了相应的插补功能,这样,NURBS 曲线的表示式就可以直接指令 CNC,避 免了用微小的直线线段逼近的方法加工复杂轮廓的曲面或曲线。 其优点是: ①.程序短, 从而使得占用的内存少。②.因为轮廓不是用微小线段模拟,故加工精度高。③.程序段 间无中断,故加工速度快。④.主机与 CNC 之间无需高速传送数据,普通 RS-232C 口 速度即可满足。 FANUC 的 CNC,NURBS 曲线的编程用 3 个参数描述:控制点,节点和权。 46、返回浮动参考点(Floating reference position return) 为了换刀快速或其它加工目的,可在机床上设定不固定的参考点称之为浮动参考 点。该点可在任意时候设在机床的任意位置,程序中用 G30.1 指令使刀具回到该点。 47、极坐标指令编程(Polar coordinate command)(M) 编程时工件尺寸的几何点用极坐标的极径和角度定义。按规定,坐标系的第一轴 为直线轴(即极径),第二轴为角度轴。 48、提前预测控制(Advanced preview control)(M) 该功能是提前读入多个程序段,对运行轨迹插补和进行速度及加速度的预处理。 这样可以减小由于加减速和伺服滞后引起的跟随误差,刀具在高速下比较精确地跟随 程序指令的零件轮廓,使加工精度提高。预读控制包括以下功能:插补前的直线加减 速;拐角自动降速等功能。 预读控制的编程指令为 G08P1。不同的系统预读的程序段数量不同,16i 最多可 预读 600 段。 49、高精度轮廓控制(High-precision contour control)(M) High-precision contour control 缩写为 HPCC。 有些加工误差是由 CNC 引起的,其中包括插补后的加减速造成的误差。为了减小这 些误差,系统中使用了辅助处理器 RISC,增加了高速,高精度加工功能,这些功能包 括: ①.多段预读的插补前直线加减速。该功能减小了由于加减速引起的加工误差。 ②.多段预读的速度自动控制功能。该功能是考虑工件的形状,机床允许的速度 和加速度的变化,使执行机构平滑的进行加/减速。 高精度轮廓控制的编程指令为 G05P10000。 50、AI 轮廓控制/AI 纳米轮廓控制功能(AI Contour control/AI nano Contour control)

(M) 这两个功能用于高速、高精度、小程序段、多坐标联动的加工。可减小由于加减 速引起的位置滞后和由于伺服的延时引起的而且随着进给速度增加而增加的位置滞 后,从而减小轮廓加工误差。 这两种控制中有多段预读功能,并进行插补前的直线加减速或铃型加减速处理, 从而保证加工中平滑地加减速,并可减小加工误差。 在纳米轮廓控制中,输入的指令值为微米,但内部有纳米插补器。经纳米插补器 后给伺服的指令是纳米,这样,工作台移动非常平滑,加工精度和表面质量能大大改 善。 程序中这两个功能的编程指令为:G05.1 Q1。 51、AI 高精度轮廓控制/AI 纳米高精度轮廓控制功能(AI high precision contour control/AI nano high precision contour control)(M) 该功能用于微小直线或 NURBS 线段的高速高精度轮廓加工。可确保刀具在高速 下严格地跟随指令值,因此可以大大减小轮廓加工误差,实现高速、高精度加工。 与上述 HPCC 相比, HPCC 中加减速更精确, AI 因此可以提高切削速度。 nano HPCC AI 与 AI HPCC 的不同点是 AI nano HPCC 中有纳米插补器, 其它均与 AI HPCC 相同。 在 这两种控制中有以下一些 CNC 和伺服的功能: 插补前的直线或铃形加减速;加工拐角时根据进给速度差的降速功能;提前前馈 功能;根据各轴的加速度确定进给速度的功能;根据 Z 轴的下落角度修改进给速度的 功能;200 个程序段的缓冲。 程序中的编程指令为:G05 P10000。 52、DNC 运行 (DNC Operation) 是自动运行的一种工作方式。 RS-232C 或 RS-422 口将 CNC 系统或计算机连接, 用 加工程序存在计算机的硬盘或软盘上,一段段地输入到 CNC,每输入一段程序即加工 一段,这样可解决 CNC 内存容量的限制。这种运行方式由 PMC 信号 DNCI 控制。 53、远程缓冲器(Remote buffer) 是实现 DNC 运行的一种接口, 由一独立的 CPU 控制, 其上有 RS-232C 和 RS-422 口。用它比一般的 RS-232C 口(主板上的)加工速度要快。 54、DNC1 是实现 CNC 系统与主计算机之间传送数据信息的一种通讯协议及通讯指令库。

DNC1 是由 FANUC 公司开发的,用于 FMS 中加工单元的控制。可实现的功能有:加 工设备的运行监视;加工与辅助设备的控制;加工数据(包括参数)与检测数据的上 下传送;故障的诊断等。硬件的连接是一点对多点。一台计算机可连 16 台 CNC 机床。 55、DNC2 其功能与 DNC2 基本相同,只是通讯协议不同,DNC2 用的是欧洲常用的 LSV2 协议。另外硬件连接为点对点式连接,一台计算机可连 8 台 CNC 机床。通讯速率最 快为 19Kb/秒。 56、高速串行总线(High speed serial bus)(HSSB) 是 CNC 系统与主计算机的连接接口,用于两者间的数据传送,传送的数据种类 除了 DNC1 和 DNC2 传送的数据外,还可传送 CNC 的各种显示画面的显示数据。因 此可用计算机的显示器和键盘操作机床。 57、以太网口(Ethernet) 是 CNC 系统与以太网的接口。目前,FANUC 提供了两种以太网口:PCMCIA 卡 口和内埋的以太网板。用 PCMCIA 卡可以临时传送一些数据,用完后即可将卡拔下。 以太网板是装在 CNC 系统内部的,因此用于长期与主机连结,实施加工单元的实时 控制。


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