FANUC数控系统技术概述1

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1、FANUCFANUC数控系统简介数控系统简介一、一、FANUCFANUC 数控系统的开展数控系统的开展FANUC 公司创立于 1956 年，1959 年首先推出了电液步进电机，在后来的假设干年中逐步开展并完善了以硬件为主的开环数控系统。进入 70 年代，微电子技术、功率电子技术，尤其是计算技术得到了飞速开展，FANUC 公司毅然舍弃了使其发家的电液步进电机数控产品，一方面从 GETTES 公司引进直流伺服电机制造技术。 1976 年 FANUC 公司研制成功数控系统 5， 随时后又与 SIEMENS公司联合研制了具有先进水平的数控系统 7，从这时起，FANUC 公司逐步开展成为世界上最大的专业

2、数控系统生产厂家，产品日新月异，年年翻新。1979 年研制出数控系统 6，它是具备一般功能和局部高级功能的中档 CNC系统，6M 适合于铣床和加工中心；6T 适合于车床。与过去机型比拟，使用了大容量磁泡存储器，专用于大规模集成电路，元件总数减少了 30%。它还备有用户自己制作的特有变量型子程序的用户宏程序。1980 年在系统 6 的根底上同时向抵挡和高档两个方向开展，研制了系统 3和系统 9。系统 3 是在系统 6 的根底上简化而形成的，体积小，本钱低，容易组成机电一体化系统，适用于小型、廉价的机床。系统 9 是在系统 6 的根底上强化而形成的具备有高级性能的可变软件型 CNC 系统。通过变换

3、软件可适应任何不同用途， 尤其适合于加工复杂而昂贵的航空部件、要求高度可靠的多轴联动重型数控机床。1984 年 FANUC 公司又推出新型系列产品数控 10 系统、 11 系统和 12 系统。该系列产品在硬件方面做了较大改良，但凡能够集成的都作成大规模集成电路，其中包含了 8000 个门电路的专用大规模集成电路芯片有 3 种，其引出脚竟多达179 个，另外的专用大规模集成电路芯片有 4 种，厚膜电路芯片 22 种；还有 32位的高速处理器、 4 兆比特的磁泡存储器等， 元件数比前期同类产品又减少 30%。由于该系列采用了光导纤维技术， 使过去在数控装置与机床以及控制面板之间的几百根电缆大幅度减

4、少，提高了抗干扰性和可靠性。该系统在 DNC 方面能够实现主计算机与机床、工作台、机械手、搬运车等之间的各类数据的双向传送。它的 PLC 装置使用了独特的无触点、无极性输出和大电流、高电压输出电路，能促使强电柜的半导体化。此外 PLC 的编程不仅可以使用梯形图语言，还可以使用 PASCAL 语言，便于用户自己开发软件。数控系统10、11、12 还充实了专用宏功能、自动方案功能、自动刀具补偿功能、刀具寿命管理、彩色图形显示 CRT等。1985 年 FANUC 公司又推出了数控系统 0，它的目标是体积小、价格代，适用于机电一体化的小型机床，因此它与适用于中、大型的系统 10、11、12 一起组成了

5、这一时期的全新系列产品。 在硬件组成以最少的元件数量发挥最高的效能为宗旨，采用了最新型高速高集成度处理器，共有专用大规模集成电路芯片 6种，其中 4 种为低功耗 CMOS 专用大规模集成电路，专用的厚膜电路 3 种。三轴控制系统的主控制电路包括输入、 输出接口、 PMC ProgrammableMachineControl 和 CRT 电路等都在一块大型印制电路板上， 与操作面板 CRT 组成一体。系统 0 的主要特点有：彩色图形显示、会话菜单式编程、专用宏功能、多种语言汉、德、法显示、目录返回功能等。FANUC 公司推出数控系统 0 以来，得到了各国用户的高度评价，成为世界范围内用户最多的数

6、控系统之一。1987 年 FANUC 公司又成功研制出数控系统 15，被称之为划时代的人工智能型数控系统，它应用了 MMCMan Machine Control、CNC、PMC 的新概念。系统 15 采用了高速度、高精度、高效率加工的数字伺服单元，数字主轴单元和纯电子式绝对位置检出器，还增加了 MAP(Manufacturing Automatic Protocol)、窗口功能等。FANUC 公司是生产数控系统和工业机器人的著名厂家，该公司自 60 年代生产数控系统以来，已经开发出 40 多种的系列产品。FANUC 公司目前生产的数控装置有 F0、 F10/F11/F12、 F15、 F16、

7、 F18 系列。F00/F100/F110/F120/F150 系列是在 F0/F10/F12/F15 的根底上加了 MMC 功能，即 CNC、PMC、MMC 三位一体的 CNC。二、二、FANUCFANUC 公司数控系统的产品特点如下：公司数控系统的产品特点如下：（1） 结构上长期采用大板结构，但在新的产品中已采用模块化结构。（2） 采用专用 LSI，以提高集成度、可靠性，减小体积和降低本钱。（3） 产品应用范围广。每一 CNC 装置上可配多种上控制软件，适用于多种机床。（4） 不断采用新工艺、新技术。如外表安装技术 SMT、多层印制电路板、光导纤维电缆等。（5） CNC 装置体积减小，采用

8、面板装配式、内装式 PMC可编程机床控制器。（6） 在插补、加减速成、补偿、自动编程、图形显示、通信、控制和诊断方面不断增加新的功能：插补功能：除直线、圆弧、螺旋线插补外，还有假想轴插补、极其坐标插补、圆锥面插补、指数函数插补、样条插补等。切削进给的自动加减速功能：除插补后直线加减速，还插补前加减速。补偿功能：除螺距误差补偿、丝杠反向间隙补偿之外，还有坡度补偿线性度补偿以及各新的刀具补偿功能。故障诊断功能：采用人工智能，系统具有推理软件，以知识库为根据查找故障原因。（7） CNC 装置面向用户开放的功能。以用户特订宏程序、MMC 等功能来实现。（8） 支持多种语言显示。如日、英、德、汉、意、法

9、、荷、西班牙、瑞典、挪威、丹麦语等。（9） 备有多种外设。如 FANUC PPR， FANUCFACard，FANUCFLOPY CASSETE，FANUCPROGRAMFILEMate 等。（10）已推出 MAP制造自动化协议接口，使CNC 通过该接口实现与上一级计算机通信。（11）现已形成多种版本。FANUC 系统早期有 3 系列系统及 6 系列系统，现有 0 系列、10/11/12 系列、15、16、18、21 系列等，而应用最广的是 FANUC 0 系列系统。三、三、FANUCFANUC 系统的系统的 0 0 系列型号划分：系列型号划分：0D 系列： 0TD用于车床0MD用于铣床及小型

10、加工中心0GCD用于圆柱磨床0GSD用于平面磨床0PD用于冲床0C 系统：0TC用于普通车床、自动车床0MC用于铣床、钻床、加工中心0GCC用于内、外磨床0GSC用于平面磨床0TTC用于双刀架、4 轴车床POWER MATE 0：用于 2 轴小型车床0i 系列：0iMA用于加工中心、铣床0iTA用于车床，可控制 4 轴16i用于最大 8 轴，6 轴联动18i用于最大 6 轴，4 轴联动160/18MC用于加工中心、铣床、平面磨床160/18TC用于车床、磨床160/18DMC 用于加工中心、铣床、平面磨床的开放式 CNC系统160/180TC用于车床、圆柱磨床的开放式 CNC 系统四、下面我们

11、着重介绍一下四、下面我们着重介绍一下 FANUC0FANUC0TD/TDTD/TD系统：系统：FANUC0TD/TD系统的编程：其中标有的为 TDTD所独有的功能项目规格项目规格纸带代码EIA/ISO 自动识别坐标系设定标记跳跃自动坐标系设定奇偶校验奇偶 H，奇偶 V坐标系偏移控制入/出坐标偏移直接输入程序段选择跳过1 段工件坐标系G52、G53G59程序段选择跳过9 段菜单编程最大指令值8 位手动绝对开/关程序号O4 位直接图样尺寸编程顺序号N4 位G 代码 A绝对/增量编程可在一程序段内G 代码 B/C用FS10/11 的纸带格偏移程序输入G10式小数点输入/计算调用子程序2 重器型小数点

12、输入用户宏程序 AX 轴直径半径指定固定循环平面选择G17、G18、G19复合型固定循环旋转轴指定仅对附加轴钻孔固定循环双刀架镜像中断型用户宏程序用户宏程序公共变量的追加复合型固定循环 2图案数据输入不能编辑旋转轴循环显示功能FANUC0TD/TD系统的刀具功能：项目规格项目规格刀具功能T2/T4刀具几何形状/磨损补偿刀具补偿存储器6 位、32 位刀具偏移量计数器输入刀具偏置偏移量测定值直接输入 A刀具半径 R 补偿刀具寿命管理Y 轴偏置自动刀具偏移偏移量测定值直接输入 BFANUC0TD/TD系统的插补功能：项目规格项目规格定位G00每分进给mm/min直线插补G01每转进给mm/r圆弧插补

13、多象限 G02 G03切线速度恒速控制螺纹切削、同步进G32切削进给速度钳给制自动返回参考点G28自动加减速度快速进给：直线型切削进给：指函数返回参考点检测G27型返回第 2 参考点进给速度倍率0150%快速进给速度100m/min倍率取消快速进给倍率F0、25、50、100%手动连续进给极坐标差补圆柱差补螺纹切削中的回连续螺纹退可变导程螺纹切多边形切削削跳跃功能G31高速跳跃功能转矩限制跳跃返回第 3/4 参考点仅用用户宏程序 B指定圆弧半径插补用户宏程序 B仅对附加轴外部减速暂停每秒在切削进给差补后的直线加减速FANUC0TD/TD系统的辅助功能和主轴功能：项目规格项目辅助功能M3 位横端

14、面速度控制辅助功能锁住主轴速度倍率高速 M/S/T/B 接口同 PMC 控制模拟电压多个辅助功能3 个第 1 主轴定向主轴功能S 模拟/串行输实际主轴速度输出出第二辅助功能B8 位主轴速度波动检测第 1 轴输出开关功第 2 主轴定向能第 2 轴输出开关功主轴同步控制能主轴定位简单主轴同步控制多主轴控制刚性攻丝FANUC0TD/TD系统的设定功能/显示功能：项目规格项目状态显示主轴速度及 T 代码显示当前位置显示伺服设定画面程序显示程序名 32 个文主轴设定画面字参数设定显示英语显示自诊断功能汉语显示报警显示数据保护键实际速度时钟功能文件盒内容列目运行时间和零件数显示图形功能伺服波形显示软操作面

15、板软件操作面板通用开关日语显示德语/法语显示西班牙语显示意大利语显示韩语显示FANUC0TD/TD系统的控制轴：项目规格项目规格0120%规格规格控制轴数联动控制轴数最小控制单位英/米制转换互锁机床锁住急停超程2 轴3 轴4 轴2 轴3 轴4 轴m1 度所有轴所有轴存储行程检测 11/10 最小输入单位m、01 度位置开关FANUC 0TD/TD系统的编辑操作功能：项目规格项目自动运行存储JOG 进给器要有文件目录显示调度管理功能MDI 运行 B手动返回参考点必须有阅读机/穿DNC 运行JOG、手动轮同时工孔机接口作无档快设定参考点MDI 运行位置程序号检索手动手轮进给顺序号检索手动手轮进给速

16、度缓冲存放器试运行顺序号比拟M.P.G.2 台增量进给手动中断用机械挡块设置参考点存储行程检测 2PMC 轴控制Cs 轮廓控制镜像Cf 轴控制Y 轴控制跟踪伺服关断机械手轮进给导角接通/关断反向间隙补偿存储存储型螺距误差补偿简易同步轴控制存储行程检测 3/4最大 2 轴每轴G22/G23规格1 台1.10.m.nm：127.nn：10001.10.100.1000程序的再次启动单程序段FANUC 0TD/TD系统的编辑操作功能：项目规格项目规格零件程序存储长度存储程序个数后台编辑80/320m63/200 个零件程序编辑程序保护扩充零件程序编辑重放FANUC 0TD/TD系统的编辑的数据输入/

17、输出功能：项目规格项目规格阅读机/穿孔机接阅读机/穿孔机接口通道外部工件号检15 个口1索阅读机/穿孔机接口通道2外部数据输入外部程序号检19999索I/O 设备的外部控外部键输入制FANUC 0TD/TD系统的其他功能：项目规格项规格目状态输入信PLCL根本命令：6.0s 最大步号数：50009in 单色CRTPLCM根本命令： 6.0s 最大步数： 内装 I/ODI/DO：2 点.源极型/漏极5000卡型I/O 单元 ADI/DO：最大：1024/1024点 FANUC0 系统结构图框： 五、五、FANUCFANUC 系统局部功能的技术术语及解释：系统局部功能的技术术语及解释：1、控制轨迹

18、数ControlledPathCNC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ControlledCNC 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量。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。所以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车床系统中，主轴的回转位置转角控制和其它进给轴相同

19、，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Cf contouring controlT 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。并可与其它进给轴同时进行插补，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 系统通常只是根本轴以外的进给轴才能设为回转轴。8、控制轴脱开Controlled

20、 Axis Detach指定某一进给伺服轴脱离 CNC 的控制而无系统报 。报通常用于转台控制。机床不用转台时，执行该功能交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防止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，假设工作台发生机械位置移动。在 CNC的位置误差存放器中就会有位置误差。位置跟踪功能就是修改 CNC 控制器监

21、测的机床位置，使位置误差存放器中的误差变为零。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，所以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

22、计数基准。因此计数值既可以反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丧失。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，以便函与 CNC 单元的接口相配早期的 CNC系统无串行口。13、FSSBFANUC 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 48 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

23、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，如果两个轴的移动位置超参数的设定值，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，一个电动机的力矩缺乏驱动时，可以用两个电动机，这就是本功能的含义。两个轴中一个是主轴，另一个是从动轴。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Synchronous ControlT 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

24、可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 ControlT 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 系列的双迹系列双轨迹的车床系统，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BAxis control

25、T 系列B 轴是车床系统的根本轴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、 镗孔或与根本轴同时工作实现复杂工件的加工。20、卡盘/尾架的屏障Chuck/Tailstock BarrierT 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 checkT 系列双迹车床系统中，当用两个刀架加工一个工件时，为防止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

26、、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。用于选种或尺寸的修正。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

27、。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 commandCNC 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 outp

28、ut/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作为主轴电动机指令的接口。前一种必须使用 FANUC 的主轴驱动单元和电动机，后一种用模拟量控制的主轴驱动单元如变频器和电动机。29、主轴定们Spindle positioningT 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， 实现固定角度的间隔的圆周上的定位或主轴任意角度的定位。30、主轴定向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于某一转角上，作为动作的基准点

29、。 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：用位置编码器定向和用磁性传感器定向和用外部一转信号如接近开关定向。31、Cs 轴轮廓控制Cs Contour controlCs 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。并可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高。32、多主轴控制Multispindle controlCNC 除了控制第一主轴外，还可以控制其它的主轴，最多可控制 4 个取决于系统

30、。通常是两上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夹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。要实现刚性攻丝，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

31、车床上可用两个主轴夹持一个形状不规那么的工件。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。按受 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。两个主轴同时以相同转速回转，可同时进行刚性攻丝、定位或 Xs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

32、语句。36、主轴输出的切换Spindle output switch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。经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、CTool 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 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型不但将几何开头补偿与磨

33、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 compensationT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刀尖圆弧半径进行补偿。39、三维刀具补偿Threedimension tool compensationM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

34、表上预先设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，都必须编制梯形图偏置，刀具寿命的单位可用参数设定“分或“使用次数。41、自动刀具长度测量Automatic tool length measurement在机床上安装接触传感器， 和加工程序一样编制刀具长度的测量程序 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 i

35、nterpolationT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，比值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在圆柱笔柱体的外外表上进行加工操作时 如加工滑块槽 ， 为了编程简单，将两个直线轴的笛卡乐坐标系变为横轴为回转轴C，纵轴为直线轴Z的坐标系，用该坐标系编制外外表上的加工轮廓。44、虚拟轴插补Hypothetical interpolationM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

36、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 InterpolationM汽车和飞机等工作用的模具多数用 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 曲线的表达式就可以直接指令 CNC，防止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： 程序短， 从而使得占用的内存少； 因为轮廓不是用微小线段模拟，所以加工精度高；程序段间无中断，故加工速度快；主机与 CNC 之间无需高速成传送数

37、据，普通 RS232C 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，可在机床上设定不因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 commandM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 contro

38、lM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，刀具在高速下比拟精确地跟随程序指令的工件轮廓，使加工精度提高。预读控制包括以下功能：插补前的超级线加减速；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Highprecision contour controlMHighprecision contour control 缩写为 HPCC。有些加工误差是由 CNC 引起的的，其中包括插补后的加减速造成的误差。为了减少这些误差，系统中

39、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：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。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，使执行机构平滑的加/减速。高精度轮廓控制的编程指令为 G05 P10000。50、AI 轮廓控制/AI 纳米轮廓控制功能AI Contour control/AI nana Contourcontrol这两个功能用于高速、高精度、小段程序、多坐标联动加工。可减小用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

40、多段预读功能，并进行直线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的加减速，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，这样工作台的移动非常平滑，加工精度和外表质量能大大改善。程序中这两个功能的编程指令为 1。51、AI 高精度轮廓控制/AI 纳米高精度轮廓控制功能AI high precisioncontour control/AI nana high precision contour control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，因此可大大减小轮

41、廓加工误差，实现高速高精度加工。与上述 HPCC 相比，AI HPCC 中加速减速更精确，因此可提高切削速度。AI NANO HPCC 与 AI HPCC 的不同点是 AI NANO HPCC 中有纳米插补器，其他均与 AI HPCC 相同。在这两种控制中有以下这些 CNC 和伺服系统的功能：插补前的直线或铃形加速减速；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 轴的下落角度修正进给速度的功能；200 个程序段的缓冲。52、DNC 运行DNC Operation是自动运行的一种工作方式。用 RS232C 和 RS422 口将 CNC 系统和计

42、算机连接。加工程序存在计算机的硬盘上或软盘上，一段段输入到 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，由一个独立的 CPU 控制。其上有 RS232C和 RS422 口。用它比一般的 RS232C 口的加工速度要快。54、DNC1是实现 CNC 系统与计算机之间传输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；加工数据与检测数据的上下

43、传送；故障的诊断等。硬件的连接是一点对多点。一台计算机可连接 16 台CNC 机床。55、DNC2其功能根本与 DNC1 相同，只是通讯协议不同。DNC2 用的是欧洲常用的LSV2 协议。另外硬件的连接为点对点式连接，一台计算机可连接 8 台 CNC 机床。通讯速率最快为 19Kb/秒。56、高速串行总线High speed serial busHSSB是 CNC 系统与主计算机的连接口，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，还保传送 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

44、与以太网的接口。目前，FANUC 提供了两种以太网中口：PCMCIA 卡口和内置的以太网板。用 PMCLA 卡可以临时传送一些数据， 用完后即可将卡拔下。以及网板是装在 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。六、关于六、关于 FANUCFANUC 系统系统 PMCPMC 的介绍的介绍简单地说，FANUC 系统可以分为两局部：控制伺服电动机和主轴电动机动作的系统局部和控制辅助电气局部的 PMC。PMC 与 PLC 非常相似，因为专用于机床，所以称为可编程序机床控制器。与传统的继电器控制电路相比拟，PMC 的优点有：时间响应快，控制精度高，可靠性好，控制程序可随应用场合

45、的不同而改变，与计算机的接口及维修方便。另外，由于 PMC 使用软件来实现控制，可以进行在线修改，所以有很大的灵活性，具备广泛的工业通用性。FANUC 0 系统使用的 PMC 有 PMCL 和 PMCM 两种型号，它们所需硬件不同，性能也有所不区别。PMCM 需要一块专门的电路板，地址范围也有所扩大，使用时请注意。下表为 PMCL 和 PMCM 的局部性能比拟。两种型号的性能比拟PMCLPMCM程序级数23第一级程序执行周期16ms16/8ms根本指令的平均执行6s2s时间程序容量3000 步最大 8000 步根本指令数1212功能指令数3435内部继电器400 字节696 字节这里主要以 P

46、MCL 为例进行说明。PMC 的程序称为顺序控制程序，用于机床或其他系统顺序控制，使CPU 执行算术处理。顺序程序的编制步骤如下：1根据机床的功能确定 I/O 点的分配情况；2根据机床的动作和系统的要求编制梯形图；3利用系统调试梯形图；4将梯形图程序固化在 ROM 芯片内。PMC 程序的工作原理可简述为由上至下，由左至右，循环往复，顺序执行。因为它是对程序指令的顺序执行，应注意到微观上与传统继电器控制电路的区别，后者可认为是并行控制的。图 1图 2以图 1、 图 2 两个电路为例， 在 A 触点接通以后， B、 C 线圈会有什么动作？如果是继电器电路，可以认为是并行控制，动作与电路的分布位置无

47、关，图 1、图 2 的情况同，均为B、C 先接通，而后由于C 的接通断开 B。在图2 中，按顺序执行的话，却只有 C 接通，因为 C 的接通使 B 线圈不能接通。在实际运用中，图 1 中的 B 线圈可以用作输入信号 A 的上升沿脉冲信号。B 的接通时间只有一个循环周期。PMC 顺序程序按先级别分为两局部：第一级和第二级顺序程序。划分优先级别是为了处理一些宽窄的脉冲信号， 这些信号包括紧急停止信号以及进给保持信号。第一级顺序程序每 8ms 执行一次，这 8ms 中的其他时间用来执行第二级顺序程序。如果第二级顺序程序很长的话，就必须对它进行划分，划分得到的每一局部与第一级顺序程度共同构成 8ms

48、的时间段。梯形图的循环周期是指将PMC 程序完整执行一次所需要的时间。循环周期等于 8ms 乘以第二级程序划分所得的数目，如果第一级程序很长的话，相应的循环同期也要扩展。在 PMC 顺序程序中，为的提高平安性，应该注意使用互锁处理。对于顺序程序的互锁处理是必不可少的然而在机床电气柜中的电气电路终端的互锁也不能免忽略。因为，即使在顺序程序上使用了逻辑互锁软件，但当用于执行顺序程序的硬件出现问题时，互锁将失去作用。所以，在电气柜中也应提供互锁以确保机床的平安。PMC 顺序程序的地址说明了信号的位置。这些地址包括对机床的输入/输出信号和对 CNC 的输入/输出信号、内部继电器、计数器、保持型继电器、

49、数据表等。每一地址同地址号每 8 个信号和位号0 到 7组成。可在符号表中输入数据说明信号名称与地址之间的关系。地址有以下种类，不同类别地址符号也不相同。X：由机床至 PMC 的输入信号MTPMCY：同 PMC 至机床的输出信号PMCMRF：由 NC 至 PMC 的输入信号CNCPMCG：由 PMC 至 NC 的输出信号PMCCNCR：内部继电器D 非易失性存储器FANUC0 系统提供专用操作面板， 使用时面板的按键和 LED 通过地址 G、F 与 PMC 进行通信，此时不能使用输入地址 X20、X22 和输出地址 Y51，因为它们被面板用于对按键和 LED 进行扫描。另外，此时应在编辑顺序程

50、序时的参数设定中选择使用操作面板。PMC 的地址中有 R 与 D，它们都是系统内部存储器，但是它们之间有所区别。R 地址中的数据在断电后会丧失，在上电时其中的内容为0。而D 地址中的数据断电后可以保存，因而常用来做 PMC 的参数或用作数据表。通常情况下，R 地址区域 R300R699 共 400 个字节。应注意，D 区域与 R 区域的地址范围总和也是 400 个字节。此时在 R 地址内为 D 地址划分一定范围。比方，给 S 地址定义出 200 个字节，那么它们的地址范围为 D300D499，而此时 R 地址的区域为 R500R699。我们必须在编辑顺序程序时在参数设定中为夺址的数目做出设定。

51、在 PMC 顺序程序的编制过程中，应注意到输入触点 X 不能用作线圈输出，系统状态输出 F 也不能作为线圈输出。对于输出线圈而言，输出地址不能重复，否那么该地址的状态不能确定。到这里，还要提到 PMC 的定时器指令和计数器指令，每条指令都要用到 5 个字节的存储器地址，通常使用 D 地址，这些地址也只能使用一次而不能重复。另外，定时器号不能重复，计数器号也不能重复。PMC 的指令有两类：根本指令和功能指令。根本指令只是对二进制位进行与、或、非的逻辑操作；而功能指令能完成一些特定功能的操作，而且是对二进制字节或字进行操作，也可以进行数学运算。本局部对 FANUC 系统 PMC 程序编程的一些根本要领进行了简单的介绍，更详细的资料请参看 FANUC 的 PMCL 编程手册。2021 年最新整理出品，精品文档，欢迎大家使用。