CAM关键技术 1.1数控编程的基本概念 数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点( cutter location point简称CL点)。 刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点,多轴加工中还要给出刀轴矢量。 12数控编程技术的发展概况 为了解决数控加工中的程序编制问题,50年代,MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言,称为APT Automatically Programmed Tool。其后,APT几经发展,形成了诸如 APTII APTI(立体切削用)、APT(算法改进,增加多坐标 曲面加工编程功能)、 APT-AC( Advanced contouring)(增加切削数据库管理系统)和APTS( Sculptured Surface)(增加雕塑曲面加工 编程功能)等先进版。采用APT语言编制数控程序具有程序简炼,走刀控制灵活等优点,使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言” 上升到面向几何元素椀恪α摺19.娴母呒队镅约叮?/FOND>APT仍有许多不便之处:采用语言定义零件几何形状,难以描述复杂 的几何形状,缺乏几何直观性;缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段:难以和CAD数据库和CAPP 系统有效连接:不容易作到高度的自动化,集成化。针对APT语言的缺点,1978年,法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析 NC加工一体化的系统,称为为CA∏A。随后很快出现了象 EUCLID,UG, INTERGRAPH, Pro/Engineering, MasterCAM及NPU/GNCP 等系统,这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示,交互设计、修改及刀具轨迹生成,走刀过程的仿真显示、验证等 问题,推动了CAD和CAM向一体化方向发展。到了80年代,在 CAD/CAM一体化概念的基础上,逐步形成了计算机集成制造系统 (CMS)及并行工程(CE)的概念。目前,为了适应CIMS及CE发展的需要,数控编程系统正向集成化和智能化方向发展。在集成 化方面,以开发符合STEP( Standard for the Exchange of product model data)标准的参数化特征造型系统为主,目前已进行了大量卓有 成效的工作,是国内外开发的热点:在智能化方面,工作刚刚开始,还有待我们去努力。2NC刀具轨迹生成方法研究发展现状数控编 程的核心工作是生成刀具轨迹,然后将其离散成刀位点,经后置处理产生数控加工程序。下面就刀具轨迹产生方法作一些介绍 2.1基于点、线、面和体的NC刀轨生成方法 CAD技术从二维绘图起步,经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段,一直到现在的参数化特征造型。在二维绘图与三维线框 阶段,数控加工主要以点、线为驱动对象,如孔加工,轮廓加工,平面区域加工等。这种加工要求操作人员的水平较高,交互复杂 在曲面和实体造型发展阶段,出现了基于实体的加工。实体加工的加工对象是一个实体(一般为CSG和BREP混合表示的),它由 些基本体素经集合运算(并、交、差运算)而得。实体加工不仅可用于零件的粗加工和半精加工,大面积切削掉余量,提高加工效率 而且可用于基于特征的数控编程系统的研究与开发,是特征加工的基础。实体加工一般有实体轮廓加工和实体区域加工两种。实体加 工的实现方法为层切法( SLICE),即用一组水平面去切被加工实体,然后对得到的交线产生等距线作为走刀轨迹。本文从系统需要 角度出发,在ACIS几何造型平台上实现了这种基于点、线、面和实体的数控加工。 22基于特征的NC刀轨生成方法 参数化特征造型已有了一定的发展时期,但基于特征的刀具轨迹生成方法的研究才刚刚开始。特征加工使数控编程人员不在对那 些低层次的几何信息(如:点、线、面、实体〕进行操作,而转变为直接对符合工程技术人员习惯的特征进行数控编程,大大提高了 编程效率WRMa和 AJ. Mcleod在他们的研究中给出了一个基于特征的NC代码生成子系统,这个系统的工作原理是:零件的每个加 工过程都可以看成对组成该零件的形状特征组进行加工的总和。那么对整个形状特征或形状特征组分别加工后即完成了零件的加工 而每一形状特征或形状特征组的NC代码可自动生成。目前开发的系统只适用于25D零件的加工。 Lee and chang开发了一种用虛拟边 界的方法自动产生凸自由曲面特征刀具轨迹的系统。这个系统的工作原理是:在凸自由曲面内嵌入一个最小的长方块,这样凸自由曲 面特征就被转换成一个凹特征。最小的长方块与最终产品模型的合并就构成了被称为虚拟模型的一种间接产品模型。刀具轨迹的生成 方法分成三步完成:(1)、切削多面体特征:(2)、切削自由曲面特征:(3)、切削相交特征。Jong- Yun jung研究了基于特征的非切削刀 具轨迹生成问题。文章把基于特征的加工轨迹分成轮廓加工和内区域加工两类,并定义了这两类加工的切削方向,通过减少切削刀具 轨迹达到整体优化刀具轨迹的目的。文章主要针对几种基本特征(孔、内凹、台阶、槽),讨论了这些基本特征的典型走刀路径、刀具 选择和加工顺序等,并通过IP( nter Programming)技术避免重复走刀,以优化非切削刀具轨迹。另外,Jong- Yun Jong还在他1991年 的博士论文中研究了制造特征提取和基于特征的刀具及刀具路径。特征加工的基础是实体加工,当然也可认为是更高级的实体加工。 但特征加工不同于实体加工,实体加工有它自身的局限性。特征加工与实体加工主要有以下几点不同:从概念上讲,特征是组成零件 的功能要素,符合工程技术人员的操作习惯,为工程技术人员所熟知:实体是低层的几何对象,是经过一系列布尔运算而得到的一个 几何体,不带有任何功能语义信息:实体加工往往是对整个零件(实体)的一次性加工。但实际上一个零件不太可能仅用一把刀一次 加工完,往往要经过粗加工、半精加工、精加工等一系列工步,零件不同的部位一般要用不同的刀具进行加工:有时一个零件既要用 到车削,也要用到铣削。因此实体加工主要用于零件的粗加工及半精加工。而特征加工则从本质上解决了上述问题:特征加工具有更 多的智能。对于特定的特征可规定某几种固定的加工方法,特别是那些已在STEP标准规定的特征更是如此。如果我们对所有的标准 特征都制定了特定的加工方法,那么对那些由标准特征够成的零件的加工其方便性就可想而知了。倘若CAPP系统能提供相应的工艺 特征,那么NCP系统就可以大大减少交互输入,具有更多的智能。而这些实体加工是无法实现的:特征加工有利于实现从CAD、CAPP
1 CAM 关键技术 1.1 数控编程的基本概念 数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点（cutter location point 简称 CL 点）。 刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。 1.2 数控编程技术的发展概况 为了解决数控加工中的程序编制问题，50 年代，MIT 设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为 APT （Automatically Programmed Tool）。其后，APT 几经发展，形成了诸如 APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标 曲面加工编程功能）、APT-AC（Advanced contouring）(增加切削数据库管理系统)和 APT-/SS（Sculptured Surface）(增加雕塑曲面加工 编程功能)等先进版。采用 APT 语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言” 级，上升到面向几何元素椀恪⑾摺⒚娴母呒队镅约叮 ?/FONT>APT 仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂 的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和 CAD 数据库和 CAPP 系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。针对 APT 语言的缺点，1978 年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、 NC 加工一体化的系统，称为为 CATIA。随后很快出现了象 EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM 及 NPU/GNCP 等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等 问题，推动了 CAD 和 CAM 向一体化方向发展。到了 80 年代，在 CAD/CAM 一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统 （CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，为了适应 CIMS 及 CE 发展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化方向发展。在集成 化方面，以开发符合 STEP（Standard for the Exchange of Product Model Data）标准的参数化特征造型系统为主，目前已进行了大量卓有 成效的工作，是国内外开发的热点；在智能化方面，工作刚刚开始，还有待我们去努力。2.NC 刀具轨迹生成方法研究发展现状数控编 程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。下面就刀具轨迹产生方法作一些介绍。 2.1 基于点、线、面和体的 NC 刀轨生成方法 CAD 技术从二维绘图起步，经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段，一直到现在的参数化特征造型。在二维绘图与三维线框 阶段，数控加工主要以点、线为驱动对象，如孔加工，轮廓加工，平面区域加工等。这种加工要求操作人员的水平较高，交互复杂。 在曲面和实体造型发展阶段，出现了基于实体的加工。实体加工的加工对象是一个实体（一般为 CSG 和 B-REP 混合表示的），它由一 些基本体素经集合运算（并、交、差运算）而得。实体加工不仅可用于零件的粗加工和半精加工，大面积切削掉余量，提高加工效率， 而且可用于基于特征的数控编程系统的研究与开发，是特征加工的基础。实体加工一般有实体轮廓加工和实体区域加工两种。实体加 工的实现方法为层切法（SLICE），即用一组水平面去切被加工实体，然后对得到的交线产生等距线作为走刀轨迹。 本文从系统需要 角度出发，在 ACIS 几何造型平台上实现了这种基于点、线、面和实体的数控加工。 2.2 基于特征的 NC 刀轨生成方法 参数化特征造型已有了一定的发展时期，但基于特征的刀具轨迹生成方法的研究才刚刚开始。特征加工使数控编程人员不在对那 些低层次的几何信息（如：点、线、面、实体）进行操作，而转变为直接对符合工程技术人员习惯的特征进行数控编程，大大提高了 编程效率 W.R.Mail 和 A.J.Mcleod 在他们的研究中给出了一个基于特征的 NC 代码生成子系统，这个系统的工作原理是：零件的每个加 工过程都可以看成对组成该零件的形状特征组进行加工的总和。那么对整个形状特征或形状特征组分别加工后即完成了零件的加工。 而每一形状特征或形状特征组的 NC 代码可自动生成。目前开发的系统只适用于 2.5D 零件的加工。Lee and Chang 开发了一种用虚拟边 界的方法自动产生凸自由曲面特征刀具轨迹的系统。这个系统的工作原理是：在凸自由曲面内嵌入一个最小的长方块，这样凸自由曲 面特征就被转换成一个凹特征。最小的长方块与最终产品模型的合并就构成了被称为虚拟模型的一种间接产品模型。刀具轨迹的生成 方法分成三步完成：（1）、切削多面体特征；（2）、切削自由曲面特征；（3）、切削相交特征。Jong-Yun Jung 研究了基于特征的非切削刀 具轨迹生成问题。文章把基于特征的加工轨迹分成轮廓加工和内区域加工两类，并定义了这两类加工的切削方向，通过减少切削刀具 轨迹达到整体优化刀具轨迹的目的。文章主要针对几种基本特征（孔、内凹、台阶、槽），讨论了这些基本特征的典型走刀路径、刀具 选择和加工顺序等，并通过 IP（Inter Programming）技术避免重复走刀，以优化非切削刀具轨迹。另外，Jong-Yun Jong 还在他 1991 年 的博士论文中研究了制造特征提取和基于特征的刀具及刀具路径。特征加工的基础是实体加工，当然也可认为是更高级的实体加工。 但特征加工不同于实体加工，实体加工有它自身的局限性。特征加工与实体加工主要有以下几点不同：从概念上讲，特征是组成零件 的功能要素，符合工程技术人员的操作习惯，为工程技术人员所熟知；实体是低层的几何对象，是经过一系列布尔运算而得到的一个 几何体，不带有任何功能语义信息； 实体加工往往是对整个零件（实体）的一次性加工。但实际上一个零件不太可能仅用一把刀一次 加工完，往往要经过粗加工、半精加工、精加工等一系列工步，零件不同的部位一般要用不同的刀具进行加工；有时一个零件既要用 到车削，也要用到铣削。因此实体加工主要用于零件的粗加工及半精加工。而特征加工则从本质上解决了上述问题； 特征加工具有更 多的智能。对于特定的特征可规定某几种固定的加工方法，特别是那些已在 STEP 标准规定的特征更是如此。 如果我们对所有的标准 特征都制定了特定的加工方法，那么对那些由标准特征够成的零件的加工其方便性就可想而知了。倘若 CAPP 系统能提供相应的工艺 特征，那么 NCP 系统就可以大大减少交互输入，具有更多的智能。而这些实体加工是无法实现的；特征加工有利于实现从 CAD、CAPP
NCP及CNC系统的全面集成,实现信息的双向流动,为CIMS乃至并行工程(CE)奠定良好的基础:而实体加工对这些是无能为力 的。23现役几个主要 CAD/CAM系统中的NC刀轨生成方法分析现役CAM的构成及主要功能目前比较成熟的CAM系统主要以两 种形式实现 CAD/CAM系统集成:一体化的 CADICAM系统(如: UGI Euclid、Pro/ ENGINEER等)和相对独立的CAM系统(如: Mastercam、 Surfcam等)。前者以内部统一的数据格式直接从CAD系统获取产品几何模型,而后者主要通过中性文件从其它CAD系 统获取产品几何模型。然而,无论是哪种形式的CAM系统,都由五个模块组成,即交互工艺参数输λ模块、刀具轨迹生成模块、刀 具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。下面仅就一些著名的 CAD/CAM系统的NC加工方法进行讨论。 UGI加工方法分析 般认为UGⅡ是业界中最好,最具代表性的数控软件。其最具特点的是其功能强大的刀具轨迹生成方法。包括车削、铣削、线切 割等完善的加工方法。其中铣削主要有以下功能: Point to point:完成各种孔加工 Panar MⅢl:平面铣削。包括单向行切 双向行切,环切以及轮廓加工等 Fixed Contour:固定多轴投影加工。用投影方法控制刀具在单张曲面上或多张曲面上的移 动,控制刀具移动的可以是已生成的刀具轨迹,一系列点或一组曲线 Variable contour:可变轴投影加工 Parameter line:等参数线加工。可对单张曲面或多张曲面连续加工: zg- Zag surface:裁剪面加工 Rough to Depth:粗加工。将毛坯粗加工到指定深度; Cavity mill!多级深度型腔加工。特别适用于凸模和凹模的粗加工 Sequential Surface:曲面交加工。按照零件面、导动面和检查面的思路对刀具的移动提供最大程度的控制。 EDS Unigraphics还包括大量的其它方面的功能,这里就不一一列举了 STRATA加工方法分析 STRATA是一个数控编程系统开发环境,它是建立在ACⅣ几何建模平台上的。它为用户提供两种编程开发环境,即NC命令语言 接口和NC操作C++类库。它可支持三轴铣削 车削和线切割NC加工,并可支持线框、曲面和实体几何建模。其NC刀具轨迹生成方法是基于实体模型 STRATA基于实体的NC刀具轨迹生成类库提供的加工方法包括: Profile Toolpath:轮廓加工 AreaClear Toolpath:平面区域加工 SolidProfile Toolpath:实体轮廓加工 SolidAreaClear Toolpath:实体平面区域加工; SolidFace ToolPath:实体表面加工 Solidslice toolpath:实体截平面加工: Language.- based Toolpath:基于语言的刀具轨迹生成。 其它的 CAD/CAM软件,如 Euclid Cimatron, CVCATIA等的NC功能各有千秋,但其基本内容大同小异,没有本质区别。 24现役CAM系统刀轨生成方法的主要问题按照传统的 CAD/CAM系统和CNC系统的工作方式,CAM系统以直接或间接(通 过中性文件)的方式从CAD系统获取产品的几何数据模型。CAM系统以三维几何模型中的点、线、面、或实体为驱动对象,生成加 工刀具轨迹,并以刀具定位文件的形式经后置处理,以NC代码的形式提供给CNC机床,在整个 CAD /CAM及CNC系统的运行过程 中存在以下几方面的问题: CAM系统只能从CAD系统获取产品的低层几何信息,无法自动捕捉产品的几何形状信息和产品高层的功能和语义信息。因此, 整个CAM过程必须在经验丰富的制造工程师的参与下,通过图形交互来完成。如:制造工程师必须选择加工对象(点、线、面或实 体)、约束条件(裝夹、干涉和碰撞等)、刀具、加工参数(切削方向、切深、进给量、进给速度等)。整个系统的自动化程度较低。在 CAM系统生成的刀具轨迹中,同样也只包含低层的几何信息(直线和圆弧的几何定位信息),以及少量的过程控制信息(如进给率 主轴转速、换刀等)。因此,下游的CNC系统既无法获取更高层的设计要求(如公差、表面光洁度等),也无法得到与生成刀具轨迹有 关的加工工艺参数。CAM系统各个模块之间的产品数据不统一,各模块相对独立。例如刀具定位文件只记录刀具轨迹而不记录相应 的加工工艺参数,三维动态仿真只记录刀具轨迹的干涉与碰撞,而不记录与其发生干涉和碰撞的加工对象及相关的加工工艺参数 CAM系统是一个独立的系统。CAD系统与CAM系统之间没有统一的产品数据模型,即使是在一体化的集成 CAD/CAM系统中,信 息的共享也只是单向的和单一的。CAM系统不能充分理解和利用CAD系统有关产品的全部信息,尤其是与加工有关的特征信息,同 样CAD系统也无法获取CAM系统产生的加工数据信息。这就给并行工程的实施带来了困难 CNC加工中心中几组常用指令的区别及编程技巧 1.暂停指令 G04X(U)/是指刀具暂停时间(进给停止,主轴不停止),地址P或X后的数值是暂停时间。X后面的数值要带小数点,否 则以此数值的千分之一计算,以秒(s)为单位,P后面数值不能带小数点(即整数表示),以毫秒(ms)为单位。例如,G04X2.0; 或G04X2000,暂停2秒G04P2000 但在某些孔系加工指令中(如G82、G88及G89),为了保证孔底的精糙度,当刀具加工至孔底时需有暂停时间,此时只能用地 址P表示,若用地址X表示,则控制系统认为X是X轴坐标值进行执行。例如,G82X1000Y100.0Z-200R50F200P2000钻孔(100.0, 100.0)至孔底暂停2秒G82X100.0Y100.0Z20.0R50F200X20 钻孔(20,1000)至孔底不会暂停 2.M00、M01、M02和M30的区别与联系M00为程序无条件暂停指令。程序执行到此进给停止,主轴停转。重新启动程序, 必须先回?施OG状态下,按下CW(主轴正转)启动主轴,接着返回AUTO状态下,按下 START键才能启动程序。M01为程序选
2 NCP 及 CNC 系统的全面集成，实现信息的双向流动，为 CIMS 乃至并行工程（CE）奠定良好的基础；而实体加工对这些是无能为力 的。 2.3 现役几个主要 CAD/CAM 系统中的 NC 刀轨生成方法分析现役 CAM 的构成及主要功能 目前比较成熟的 CAM 系统主要以两 种形式实现 CAD/CAM 系统集成：一体化的 CAD/CAM 系统（如：UGII、Euclid、Pro/ENGINEER 等）和相对独立的 CAM 系统（如： Mastercam、Surfcam 等）。前者以内部统一的数据格式直接从 CAD 系统获取产品几何模型，而后者主要通过中性文件从其它 CAD 系 统获取产品几何模型。然而，无论是哪种形式的 CAM 系统，都由五个模块组成，即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀 具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。下面仅就一些著名的 CAD/CAM 系统的 NC 加工方法进行讨论。 UGII 加工方法分析 一般认为 UGII 是业界中最好，最具代表性的数控软件。其最具特点的是其功能强大的刀具轨迹生成方法。包括车削、铣削、线切 割等完善的加工方法。其中铣削主要有以下功能：Point to Point：完成各种孔加工； Panar Mill：平面铣削。包括单向行切， 双向行切，环切以及轮廓加工等； Fixed Contour：固定多轴投影加工。用投影方法控制刀具在单张曲面上或多张曲面上的移 动，控制刀具移动的可以是已生成的刀具轨迹，一系列点或一组曲线； Variable Contour：可变轴投影加工； Parameter line：等参数线加工。可对单张曲面或多张曲面连续加工； Zig-Zag Surface：裁剪面加工； Rough to Depth：粗加工。将毛坯粗加工到指定深度； Cavity Mill：多级深度型腔加工。特别适用于凸模和凹模的粗加工； Sequential Surface：曲面交加工。按照零件面、导动面和检查面的思路对刀具的移动提供最大程度的控制。 EDS Unigraphics 还包括大量的其它方面的功能，这里就不一一列举了。 STRATA 加工方法分析 STRATA 是一个数控编程系统开发环境，它是建立在 ACIS 几何建模平台上的。它为用户提供两种编程开发环境，即 NC 命令语言 接口和 NC 操作 C++类库。它可支持三轴铣削， 车削和线切割 NC 加工，并可支持线框、曲面和实体几何建模。其 NC 刀具轨迹生成方法是基于实体模型。 STRATA 基于实体的 NC 刀具轨迹生成类库提供的加工方法包括： Profile Toolpath：轮廓加工； AreaClear Toolpath：平面区域加工； SolidProfile Toolpath：实体轮廓加工； SolidAreaClear Toolpath：实体平面区域加工； SolidFace ToolPath：实体表面加工； SolidSlice ToolPath：实体截平面加工； Language-based Toolpath：基于语言的刀具轨迹生成。 其它的 CAD/CAM 软件，如 Euclid, Cimitron, CV,CATIA 等的 NC 功能各有千秋，但其基本内容大同小异，没有本质区别。 2.4 现役 CAM 系统刀轨生成方法的主要问题按照传统的 CAD/CAM 系统和 CNC 系统的工作方式，CAM 系统以直接或间接（通 过中性文件）的方式从 CAD 系统获取产品的几何数据模型。CAM 系统以三维几何模型中的点、线、面、或实体为驱动对象，生成加 工刀具轨迹，并以刀具定位文件的形式经后置处理，以 NC 代码的形式提供给 CNC 机床，在整个 CAD /CAM 及 CNC 系统的运行过程 中存在以下几方面的问题： CAM 系统只能从 CAD 系统获取产品的低层几何信息，无法自动捕捉产品的几何形状信息和产品高层的功能和语义信息。因此， 整个 CAM 过程必须在经验丰富的制造工程师的参与下，通过图形交互来完成。如：制造工程师必须选择加工对象（点、线、面或实 体）、约束条件（装夹、干涉和碰撞等）、刀具、加工参数（切削方向、切深、进给量、进给速度等）。整个系统的自动化程度较低。 在 CAM 系统生成的刀具轨迹中，同样也只包含低层的几何信息（直线和圆弧的几何定位信息），以及少量的过程控制信息（如进给率、 主轴转速、换刀等）。因此，下游的 CNC 系统既无法获取更高层的设计要求（如公差、表面光洁度等），也无法得到与生成刀具轨迹有 关的加工工艺参数。 CAM 系统各个模块之间的产品数据不统一，各模块相对独立。例如刀具定位文件只记录刀具轨迹而不记录相应 的加工工艺参数，三维动态仿真只记录刀具轨迹的干涉与碰撞，而不记录与其发生干涉和碰撞的加工对象及相关的加工工艺参数。 CAM 系统是一个独立的系统。CAD 系统与 CAM 系统之间没有统一的产品数据模型，即使是在一体化的集成 CAD/CAM 系统中，信 息的共享也只是单向的和单一的。CAM 系统不能充分理解和利用 CAD 系统有关产品的全部信息，尤其是与加工有关的特征信息，同 样 CAD 系统也无法获取 CAM 系统产生的加工数据信息。这就给并行工程的实施带来了困难。 CNC 加工中心中几组常用指令的区别及编程技巧 1． 暂停指令 G04X（U）_/P_ 是指刀具暂停时间（进给停止，主轴不停止），地址 P 或 X 后的数值是暂停时间。X 后面的数值要带小数点，否 则以此数值的千分之一计算，以秒（s）为单位，P 后面数值 不能带小数点（即整数表示），以毫秒（ms）为单位。 例如，G04 X2.0; 或 G04 X2000; 暂停 2 秒 G04 P2000; 但在某些孔系加工指令中（如 G82、G88 及 G89），为了保证孔底的精糙度，当刀具加工至孔底时需有暂停时间，此时只能用地 址 P 表示，若用地址 X 表示，则控制系统认为 X 是 X 轴坐标值进行执行。 例如，G82X100.0Y100.0Z-20.0R5.0F200P2000;钻孔（100.0， 100.0）至孔底暂停 2 秒 G82X100.0Y100.0Z-20.0R5.0F200X2.0； 钻孔（2.0，100.0）至孔底不会暂停。 2． M00、M01、M02 和 M30 的区别与联系 M00 为程序无条件暂停指令。程序执行到此进给停止，主轴停转。重新启动程序， 必须先回? 絁 OG 状态下，按下 CW（主轴正转）启动主轴，接着返回 AUTO 状态下，按下 START 键才能启动程序。 M01 为程序选
择性暂停指令。程序执行前必须打开控制面板上 OP STOP键才能执行,执行后的效果与M0O相同,要重新启动程序同上。MO和 MoⅠ常常用于加工中途工件尺寸的检验或排屑。M02为主程序结束指令。执行到此指令,进给停止,主轴停止,冷却液关闭。但程 光标停在程序末尾。M30为主程序结束指令。功能同M02,不同之处是,光标返回程序头位置,不管M30后是否还有其他程序段 3.地址D、H的意义相同刀具补偿参数D、H具有相同的功能,可以任意互换,它们都表示数控系统中补偿寄存器的地址名称,但 具体补偿值是多少,关键是由它们后面的补偿号地址来决定。不过在加工中心中,为了防止出错,一般人为规定H为刀具长度补偿地 址,补偿号从1~20号,D为刀具半径补偿地址,补偿号从21号开始(20把刀的刀库)。例如,G0043H1Z1000 G0lG41D21X20.0Y350F200 4.镜像指令 镜像加工指令M21、M22、M23。当只对ⅹ轴或Y轴进行镜像时,切削时的走刀顺序(顺铣与逆铣),刀补方向,圆弧插补转向 都会与实际程序相反,如图1所示。当同时对X轴和Y轴进行镜像时,走刀顺序,刀补方向,圆弧插补转向均不变。 注意:使用镜像指令后必须用M23进行取消,以免影响后面的程序。在G90模式下,使用镜像或取消指令,都要回到工件坐标系 原点才能使用。否则,数控系统无法计算后面的运动轨迹,会出现乱走刀现象。这时必须实行手动原点复归操作予以解决。主轴转向 不随着镜像指令变化。图1镜像时刀补、顺逆变化 5.圆弧插补指令 G02为顺时针插补,G03为逆时针插补,在XY平面中,格式如下:G02/G03 XYIKF或G02G03XYRF,其中Ⅹ、Y为 圆弧终点坐标,I、J为圆弧起点到圆心在X、Y轴上的增量值,R为圆弧半径,F为进给量。在圆弧切削时注意,q≤180°,R为正 值;q>180°,R为负值;I、K的指定也可用R指定,当两者同时被指定时,R指令优先,I、K无效;R不能做整圆切削,整圆切削 只能用I、J、K编程,因为经过同一点,半径相同的圆有无数个,如图2所示。 图2经过同一点的圆当有Ⅰ、K为零时,就可以省略:无论G90还是G91方式,I、J、K都按相对坐标编程:圆弧插补时,不能 用刀补指令G41/G42 6.G92与G54~G59之间的优缺点使用G92,否则G54~G59会被替换,应当避免,如表1所示。表1G92与工作坐标系的 区别注意:(1)一旦使用了G92设定坐标系,再使用G54~G59不起任何作用,除非断电重新启动系统,或接着用G92设定所需新的 工件坐标系。(2)使用G92的程序结束后,若机床没有回?縿92设定的原点,就再次启动此程序,机床当前所在位置就成为新的工件 坐标原点,易发生事故。所以,希望广大读者慎用。 7.编制换刀子程序。 在加工中心上,换刀是不可避免的。但机床出厂时都有一个固定的换刀点,不在换刀位置,便不能够换刀,而且换刀前,刀补和循 环都必须取消掉,主轴停止,冷却液关闭。条件繁多,如果每次手动换刀前,都要保证这些条件,不但易出错而且效率低,因此我们 可以编制一个换刀程序保存谙低衬诖婺冢诨坏妒保贛DI状态下用M98调用就可以一次性完成换刀动作 以PMC-10V20加工中心为例,程序如下 02002 G80G40G49;(取消固定循环、刀补) (主轴停止) M09 (冷却液关闭) G9G30Z0,(Z轴回到第二原点,即换刀点) (换刀) M99 (子程序结束) 在需要换刀的时候,只需在MDI状态下,键入“T5M98P2002”,即可换上所需刀具T5,从而避免了许多不必要的失误。广大读 者可根据自己机床的特点,编制相应的换刀子程序。 8.其他 程序段顺序号,用地址N表示。一般数控装置本身存储器空间有限(64K),为了节省存储空间,程序段顺序号都省略不要。N只 表示程序段标号,可以方便查找编辑程序,对加工过程不起任何作用,顺序号可以递增也可递减,也不要求数值有连续性。但在使用 某些循环指令,跳转指令,调用子程序及镜像指令时不可以省略。 9.同一条程序段中,相同指令(相同地址符)或同一组指令,后出现的起作用 例如,换刀程序,T2M06T3;换上的是T3而不是T2, GolG00X500Y300F200执行的是G00(虽有F值,但也不执行G01) 不是同一组的指令代码,在同一程序段中互换先后顺序执行效果相同 Go0G90G54X0Y0Z1000; 以上各项均在PMC-l0V20( FANUC SYSTEM)加工中心上运行通过。在实际应用中,只有深刻理解各种指令的用法和编程规律
3 择性暂停指令。程序执行前必须打开控制面板上 OP STOP 键才能执行，执行后的效果与 M00 相同，要重新启动程序同上。 M00 和 M01 常常用于加工中途工件尺寸的检验或排屑。 M02 为主程序结束指令。执行到此指令，进给停止，主轴停止，冷却液关闭。但程 序光标停在程序末尾。 M30 为主程序结束指令。功能同 M02，不同之处是，光标返回程序头位置，不管 M30 后是否还有其他程序段。 3． 地址 D、H 的意义相同 刀具补偿参数 D、H 具有相同的功能，可以任意互换，它们都表示数控系统中补偿寄存器的地址名称，但 具体补偿值是多少，关键是由它们后面的补偿号地址来决定。不过在加工中心中，为了防止出错，一般人为规定 H 为刀具长度补偿地 址 ， 补 偿 号从 1～20 号 ， D 为 刀 具 半径 补 偿 地址 ， 补 偿号 从 21 号开 始 （ 20 把 刀 的 刀库 ）。 例如， G00G43H1Z100.0; G01G41D21X20.0Y35.0F200; 4． 镜像指令 镜像加工指令 M21、M22、M23。当只对 X 轴或 Y 轴进行镜像时，切削时的走刀顺序（顺铣与逆铣），刀补方向，圆弧插补转向 都会与实际程序相反，如图 1 所示。当同时对 X 轴和 Y 轴进行镜像时，走刀顺序，刀补方向，圆弧插补转向均不变。 注意：使用镜像指令后必须用 M23 进行取消，以免影响后面的程序。在 G90 模式下，使用镜像或取消指令，都要回到工件坐标系 原点才能使用。否则，数控系统无法计算后面的运动轨迹，会出现乱走刀现象。这时必须实行手动原点复归操作予以解决。主轴转向 不随着镜像指令变化。 图 1 镜像时刀补、顺逆变化 5． 圆弧插补指令 G02 为顺时针插补，G03 为逆时针插补，在 XY 平面中，格式如下：G02/G03X_Y_I_K_F_或 G02/G 03 X_Y_R_F_，其中 X、Y 为 圆弧终点坐标，I、J 为圆弧起点到圆心在 X、Y 轴上的增量值，R 为圆弧半径，F 为进给量。 在圆弧切削时注意，q≤180°，R 为正 值；q>180°，R 为负值；I、K 的指定也可用 R 指定，当两者同时被指定时，R 指令优先，I、K 无效；R 不能做整圆切削，整圆切削 只能用 I、J、K 编程，因为经过同一点，半径相同的圆有无数个，如图 2 所示。 图 2 经过同一点的圆 当有 I、K 为零时，就可以省略；无论 G90 还是 G91 方式，I、J、K 都按相对坐标编程；圆弧插补时，不能 用刀补指令 G41/G42。 6． G92 与 G54～G59 之间的优缺点 使用 G92，否则 G54～G59 会被替换，应当避免，如表 1 所示。 表 1 G92 与工作坐标系的 区别注意：（1）一旦使用了 G92 设定坐标系，再使用 G54～G59 不起任何作用，除非断电重新启动系统，或接着用 G92 设定所需新的 工件坐标系。（2）使用 G92 的程序结束后，若机床没有回? 紾 92 设定的原点，就再次启动此程序，机床当前所在位置就成为新的工件 坐标原点，易发生事故。所以，希望广大读者慎用。 7． 编制换刀子程序。 在加工中心上，换刀是不可避免的。但机床出厂时都有一个固定的换刀点，不在换刀位置，便不能够换刀，而且换刀前，刀补和循 环都必须取消掉，主轴停止，冷却液关闭。条件繁多，如果每次手动换刀前，都要保证这些条件，不但易出错而且效率低，因此我们 可以编制一个换刀程序保存谙低衬诖婺冢诨坏妒保贛 DI 状态下用 M98 调用就可以一次性完成换刀动作。 以 PMC-10V20 加工中心为例，程序如下： O2002; (程序名) G80G40G49 ; （取消固定循环、刀补） M05; (主轴停止) M09; (冷却液关闭) G91G30Z0; （Z 轴回到第二原点，即换刀点） M06; （换刀） M99; （子程序结束） 在需要换刀的时候，只需在 MDI 状态下，键入“T5M98P2002”，即可换上所需刀具 T5，从而避免了许多不必要的失误。广大读 者可根据自己机床的特点，编制相应的换刀子程序。 8．其他 程序段顺序号，用地址 N 表示。一般数控装置本身存储器空间有限（64K），为了节省存储空间，程序段顺序号都省略不要。N 只 表示程序段标号，可以方便查找编辑程序，对加工过程不起任何作用，顺序号可以递增也可递减，也不要求数值有连续性。但在使用 某些循环指令，跳转指令，调用子程序及镜像指令时不可以省略。 9．同一条程序段中，相同指令（相同地址符）或同一组指令，后出现的起作用。 例如，换刀程序，T2M06T3; 换上的是 T3 而不是 T2; G01G00X50.0Y30.0F200;执行的是 G00（虽有 F 值，但也不执行 G01）。 不是同一组的指令代码，在同一程序段中互换先后顺序执行效果相同。 G90G54G00X0Y0Z100.0; G00G90G54X0Y0Z100.0; 以上各项均在 PMC-10V20（FANUC SYSTEM）加工中心上运行通过。在实际应用中，只有深刻理解各种指令的用法和编程规律
FANUC0i系统的原理框图和维修方法 IFANUC0i系统主CPU板的构成框图读者要想对数控系统有一个准确的维修思路,首先要了解该数控系统的硬件结构,为此,本 文首先给出 FANUC0系统主CPU板的构成框图。 FANUC OI系统与 FANUC16/1821等系统的结构相似,均为模块化结构。如下图所 示0的主CPU板上除了主CPU及外围电路之外,还集成了FROM&SRAM模块,PMC控制模块,存储器&主轴模块,伺服模块等, 其集成度较 FANUC0系统(0系统为大板结构)的集成度更高,因此0控制单元的体积更小。 2系统故障分析与处理方法 当系统电源打开后,如果电源正常,数控系统则会进入系统版本号显示画面(如下图所示),系统开始进行初始化。如果系统出现 硬件故障,显示屏上会出现900—973号报警提示用户。下面介绍出现系统报警时的原因和处理方法 2.1900号报警(ROM奇偶校验错误〕此报警表示发生了ROM奇偶错误。要点分析:系统中的FROM在系统初始化过程中都要 进行奇偶校验。当校验出错时,则发生FROM奇偶性报警,并指出不良的FROM文件。原因和处理:主板上的FROM&SRAM模 或者主板不良。 22910~911报警(DRAM奇偶校验错误)此报警是DRAM(动态RAM)的奇偶错误。要点分析:在 FANUC0i数控系 DRAM的数据在读写过程中,具有奇偶校验检查电路,一旦出现写入的数据和读出的数据不符时,则会发生奇偶校验报警。ALM910 和ALM91分别提示低字节和高字节的报警。原因和处理:应考虑主板上安装的DRAM不良。更换主板。 2.3912~913报警(SRAM奇偶校验错误)此报警是SRAM(静态RAM)的奇偶错误。要点分析:与DRAM一样,SRAM 中的数据在读写过程中,也具有奇偶校验检査电路,一旦出现写入的数据和读出的数据不符时,则会发生奇偶校验报警。ALM912和 ALM913分别提示低字节和高字节的报警。原因和处理:(1)SRAM中存储的数据不良。若每次接通电源,马上就发生报警,将电 源关断,全清存储器(全清的操作方法是同时按住MDI面板上的 RESET和 DELET键,再接通电源)。(2)存储器全清后,奇偶报 警仍不消失时,认为是SRAM不良。按以下内容,更换FROM&SRAM模块或存储器&主轴模块。不显示地址时,按照1)更换 FROM&SRAM模块→2)更换存储器&主轴模块的顺序进行处理。(更换后,对存储器进行一次全清)。(3)更换了FROM&SRAM 模块或存储器&主轴模块还不能清除奇偶报警时,请更换主板。(更换后,对存储器进行一次全清)。(4)存储器用的电池电压不足 时当电压降到26V以下时出现电池报警(额定值为3.0V)。存储器用电池的电压不足时,画面上的「BAT」会一闪一闪地显示。当 电池报警灯亮时,要尽早更换新的锂电池。请注意在系统通电时更换电池。 24920报警(监控电路或RAM奇偶校验错误)Ω20:第ρ的监控电路报警或伺服控制电路中RAM发生奇偶错误。921:第3/4 轴,同上。要点分析:监控定时器报警。把监视CPU运行的定时器称为监控定时器,每经过一固定时间,CPU将定时器的时间进行 次复位。当CPU或外围电路发生异常时,定时器不能复位,则出现报警。RAM奇偶错误。当检测出伺服电路的RAM奇偶错误时, 发生此报警。原因和处理:(1)主板不良。主板上的第12轴伺服用RAM,监控定时电路等硬件不良,检测电路异常、误动作等。 更换主板。(2)伺服模块不良。伺服模块第3/4轴的伺服RAM,监控定时电路等硬件不良,检测电路异常、误动作等。→更换伺 服模块。(3)由于干扰而产生的误动作。由于控制单元受外部干扰,使监控定时电路及CPU出现误动作。→是由于对主电源的干 扰及机间电缆的干扰而引起的故障。检査此报警与同一电源线上连接的其他机床的动作的关系,与机械继电器、压缩机等干扰源的动 作的关系,对干扰采取措施 2.5924报警(伺服模块安装不良)当没有安装伺服模块时出此报警。要点分析:通常在运行时不出现此报警。维修时,插拔印 刷板,更换印刷板时有可能发生。原因和处理:(1)检查主板上有无安装伺服模块,有无安装错误及确认安装状态。(2)当不是(1) 的原因时,可认为是伺服模块不良或者主板不良。请参照上述的「920,921报警」,分别进行更换。26930报警(CPU错误)CPU 发生错误(异常中断)。要点分析:通常,CPU会在中断之前完成各项工作。但是,当CPU的外围电路工作不正常时,CPU的工作 会突然中断,这时会发生CPU报警。原因和处理:产生了在通常运行中不应发生的中断。主CPU板出错如果在电源断开再接通后运 行正常,则可能是外部干扰引起的。请检査系统的屏蔽,接地,布线等抗干扰措施是否规范。当不能确定原因时,可能是CPU外围电 路异常,要更换主板。 27950报警(PMC系统报警)测试PMC软件使用的RAM区时,发生错误。原因和处理:故障原因如下: (1)PMC控制模块不良。 (2PMC用户程序(梯形图)或FROM&SRAM模块不良。 (3)主板不良 2.8970报警(PMC控制模块内NMI报警)在PMC控制模块内、发生了RAM奇偶错误或者NMI(非屏蔽中断)报警。原因和 处理原因有以下几点:PMC控制模块不良。·PMC用户程序不良(FROM&SRAM模块不良)。更换模块时请参照「950报警」 29971报警(SLC内NMI报警)在CNC与 FANUC I/O Link间发生通讯报警等。PMC控制模块发生了NMI报警。原因 原因如下:·PMC控制模块不良。关于PMC模块的更换,请参照「950报警」。· FANUC I/O Link中,连接的子单元不良 FANUC IO Link中,连接的子单元的+24V的电源不良。用表测各子单元的输入电压(正常时为DC+24V±10%)·连接电缆断 线或脱落
4 FANUC 0i 系统的原理框图和维修方法 1FANUC 0i 系统主 CPU 板的构成框图读者要想对数控系统有一个准确的维修思路，首先要了解该数控系统的硬件结构，为此，本 文首先给出 FANUC 0i 系统主 CPU 板的构成框图。FANUC 0i 系统与 FANUC 16/18/21 等系统的结构相似，均为模块化结构。如下图所 示 0i 的主 CPU 板上除了主 CPU 及外围电路之外，还集成了 FROM&SRAM 模块，PMC 控制模块，存储器＆主轴模块，伺服模块等， 其集成度较 FANUC 0 系统（0 系统为大板结构）的集成度更高，因此 0i 控制单元的体积更小。 2 系统故障分析与处理方法 当系统电源打开后，如果电源正常，数控系统则会进入系统版本号显示画面（如下图所示），系统开始进行初始化。如果系统出现 硬件故障，显示屏上会出现 900—973 号报警提示用户。下面介绍出现系统报警时的原因和处理方法。 2.1 900 号报警（ROM 奇偶校验错误）此报警表示发生了 ROM 奇偶错误。要点分析：系统中的 FROM 在系统初始化过程中都要 进行奇偶校验。当校验出错时，则发生 FROM 奇偶性报警，并指出不良的 FROM 文件。 原因和处理：主板上的 FROM&SRAM 模 块或者主板不良。 2.2 910～911 报警（DRAM 奇偶校验错误）此报警是 DRAM（动态 RAM）的奇偶错误。要点分析：在 FANUC 0 i 数控系统中， DRAM 的数据在读写过程中，具有奇偶校验检查电路，一旦出现写入的数据和读出的数据不符时，则会发生奇偶校验报警。ALM910 和 ALM911 分别提示低字节和高字节的报警。原因和处理：应考虑主板上安装的 DRAM 不良。更换主板。 2.3 912～913 报警（SRAM 奇偶校验错误） 此报警是 SRAM（静态 RAM）的奇偶错误。 要点分析：与 DRAM 一样，SRAM 中的数据在读写过程中，也具有奇偶校验检查电路，一旦出现写入的数据和读出的数据不符时，则会发生奇偶校验报警。ALM912 和 ALM913 分别提示低字节和高字节的报警。原因和处理: （1）SRAM 中存储的数据不良。若每次接通电源，马上就发生报警，将电 源关断，全清存储器（全清的操作方法是同时按住 MDI 面板上的 RESET 和 DELET 键，再接通电源）。 （2）存储器全清后，奇偶报 警仍不消失时，认为是 SRAM 不良。按以下内容，更换 FROM＆SRAM 模块或存储器＆主轴模块。不显示地址时，按照 1）更换 FROM&SRAM 模块→ 2）更换存储器＆主轴模块的顺序进行处理。（更换后，对存储器进行一次全清）。 （3）更换了 FROM＆SRAM 模块或存储器＆主轴模块还不能清除奇偶报警时，请更换主板。（更换后，对存储器进行一次全清）。 （4）存储器用的电池电压不足 时 当电压降到 2.6V 以下时出现电池报警（额定值为 3.0V）。存储器用电池的电压不足时，画面上的「BAT」会一闪一闪地显示。当 电池报警灯亮时，要尽早更换新的锂电池。请注意在系统通电时更换电池。 2.4 920 报警（监控电路或 RAM 奇偶校验错误）920：第 1/2 的监控电路报警或伺服控制电路中 RAM 发生奇偶错误。921：第 3/4 轴，同上。要点分析：监控定时器报警。把监视 CPU 运行的定时器称为监控定时器，每经过一固定时间，CPU 将定时器的时间进行一 次复位。当 CPU 或外围电路发生异常时，定时器不能复位，则出现报警。 RAM 奇偶错误。当检测出伺服电路的 RAM 奇偶错误时， 发生此报警。原因和处理：（1）主板不良。主板上的第 1/2 轴伺服用 RAM，监控定时电路等硬件不良，检测电路异常、误动作等。→ 更换主板。 （2）伺服模块不良。伺服模块第 3/4 轴的伺服 RAM，监控定时电路等硬件不良，检测电路异常、误动作等。→更换伺 服模块。 （3）由于干扰而产生的误动作。由于控制单元受外部干扰，使监控定时电路及 CPU 出现误动作。→是由于对主电源的干 扰及机间电缆的干扰而引起的故障。检查此报警与同一电源线上连接的其他机床的动作的关系，与机械继电器、压缩机等干扰源的动 作的关系，对干扰采取措施。 2.5 924 报警（伺服模块安装不良）当没有安装伺服模块时出此报警。要点分析 ：通常在运行时不出现此报警。维修时，插拔印 刷板，更换印刷板时有可能发生。 原因和处理：（1）检查主板上有无安装伺服模块，有无安装错误及确认安装状态。（2）当不是（1） 的原因时，可认为是伺服模块不良或者主板不良。请参照上述的「920，921 报警」，分别进行更换。 2.6 930 报警（CPU 错误）CPU 发生错误（异常中断）。 要点分析：通常，CPU 会在中断之前完成各项工作。但是，当 CPU 的外围电路工作不正常时，CPU 的工作 会突然中断，这时会发生 CPU 报警。原因和处理：产生了在通常运行中不应发生的中断。主 CPU 板出错:如果在电源断开再接通后运 行正常，则可能是外部干扰引起的。请检查系统的屏蔽，接地，布线等抗干扰措施是否规范。当不能确定原因时，可能是 CPU 外围电 路异常，要更换主板。 2.7 950 报警（PMC 系统报警）测试 PMC 软件使用的 RAM 区时，发生错误。原因和处理：故障原因如下： (1)PMC 控制模块不良。 (2)PMC 用户程序（梯形图）或 FROM＆SRAM 模块不良。 (3)主板不良。 2.8 970 报警（PMC 控制模块内 NMI 报警）在 PMC 控制模块内、发生了 RAM 奇偶错误或者 NMI（非屏蔽中断）报警。原因和 处理 原因有以下几点： PMC 控制模块不良。 ·PMC 用户程序不良（FROM & SRAM 模块不良）。更换模块时请参照「950 报警」。 2.9 971 报警（SLC 内 NMI 报警）在 CNC 与 FANUC I/O Link 间发生通讯报警等。PMC 控制模块发生了 NMI 报警。 原因和处 理 原因如下： ·PMC 控制模块不良。 关于 PMC 模块的更换，请参照「950 报警」。 ·FANUC I/O Link 中，连接的子单元不良 ·FANUC I/O Link 中，连接的子单元的＋24V 的电源不良。用表测各子单元的输入电压（正常时为 DC＋24V±10％）·连接电缆断 线或脱落
2.10973报警(原因不明的NMI报警)发生了不明原因的NMI报警。原因和处理:1)可能是IO板,基板或主板不良。(注更 换主板或主板上的FROM&SRAM模块或存储器&主轴模块时,存储器中存储的全部数据会丢失,要重新恢复数据。)2)可能是插在 小槽中的板不良,即HSSB(高速串行总线)板不良 FANUC CNC系统与机床的连接与调整 FANUC数控系统是最畅销的机床控制系统之一。目前,在国内使用的 FANUC数控系统主要有0系统和0i系统。针对广大用户 的实际情况,本文简要叙述这两种系统的连接及调试,掌握了这两种系统,其它 FANUC系统的调试则迎刃而解。 1系统与机床的连接 0ⅰ系统的连接图如下图,0系统和其他系统与此类似。图中,系统输入电压为DC42V±10%,约7A。伺服和主轴电动 机为AC200ⅴ(不是220ⅴ)输入。这两个电源的通电及断电顺序是有要求的,不满足要求会出现报警或损坏驱动放大器。原则是要保 证通电和断电都在CNC的控制之下。具体时序请见“连接说明书(硬件)”。其它系统如0系统,系统电源和伺服电源均为AC200V 输入。伺服的连接分A型和B型,由伺服放大器上的一个短接棒控制。A型连接是将位置反馈线接到CNC系统:B型连接是将 其接到伺服放大器。Oi和近期开发的系统用B型。0系统大多数用A型。两种接法不能任意使用,与伺服软件有关。连接时最后 的放大器的JXIB需插上 FANUC提供的短接插头,如果遗忘会出现#401报警。另外,若选用一个伺服放大器控制两个电动机 应将大电动机电枢接在M端子上,小电动机接在L端子上,否则电动机运行时会听到不正常的嗡嗡声。 FANUC系统的伺服控制 可任意使用半闭环或全闭环,只需设定闭环型式的参数和改变接线,非常简单。主轴电动机要的控制有两种接口:模拟(0-1OVDC) 和数值(串行传送)输出。模拟口需用其它公司的变频器及电动机。用 FANUC主轴电动机时,主轴上的位置编码器(一般是1024 条线)信号应接到主轴电动机的驱动器上(JY4口)。驱动器上的JY2是速度反馈接口,两者不能接错。目前使用的I硬件有两 种:内装I0印刷板和外部I模块。1板经系统总线与CPU交换信息:IA模块用 DO LINK电缆与系统连接,数据传送方式 采用串行格式,所以可远程连接。编梯形图时这两者的地址区是不同的。而且J0模块使用前需首先设定地址范围 为了使机床运行可靠,应注意强电和弱电信号线的走线、屏蔽及系统和机床的接地。电平4.5V以下的信号线必须屏蔽,屏蔽线 要接地。连接说明书中把地线分成信号地、机壳地和大地。请遵照执行连接。另外, FANUC系统、伺服和主轴控制单元及电动机 的外壳都要求接大地。为了防止电网干扰,交流的输入端必须接浪涌吸收器(线间和对地)。如果不处理这些问题,机床工作时会出现 #910、#930报警或是不明原因的误动作 2调试步骤 21步骤一:接线 按照设计的机床电柜接线图和系统连接说明书(硬件)中(书号:B-61393或B-63503)绘出的接线图仔细接线 22步骤二:通电系统会有#401等多种报警。这是因为系统尚未输入参数,伺服和主轴控制尚未初始化。 3步骤三:设定参数 ①.系统功能参数(既所谓的保密参数):这些参数是订货时用户选择的功能,系统出厂时 FANUC已经设好,0C和0不必设。但 是,oD(0mD和oMD)系统,须根据实际机床功能设定#32-#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。 ②进给伺服初始化:将各进给轴使用的电机的控制参数调入RAM区,并根据丝杠螺距和电机与丝杠间的变速比配置CMR和DMR 设参数SvS,使显示器画面显示伺服设定屏( Servo set)。0系统设参数#3890位=0:0i系统设参数#31110位=1。然后在伺服设定屏 上设下列各项:初始化位置0。此时,显示器将显示PS000报警,其意义是要求系统关机,重新启动。但不要马上关机,因为其它参 数尚未设入。应返回设定屏继续操作。·指定电机代码(ID)。根据被设定轴实际使用的电机型号在“伺服电机参数说明书(B-65150)” 中查出其代码,设在该项内。AMR设0。设定指令倍比CMR。CMR=命令当量位置检测当量。通常设为1。但该项要求设其值的1倍, 所以设为2。设定柔性变速比(N/M)。根据滚珠丝杠螺距和电机与丝杠间的降速比设定该值。计算公式如下 计算中1个脉冲的当量为1um。式中的分子实际就考虑了电机轴与丝杠间的速比。将该式约为真分数,其值即为N和M。该式 适用于经常用的伺服半闭环接法,全闭环和使用分离型编码器的半闭环另有算法。设定电机的转向。111表示电机正向转动,-111.反 向转动。 设定转速反馈脉冲数。固定设为8129。设定位置反馈脉冲数。固定设为12500。设定参考计数器容量。机床回零点时要根据该值寻找 编码器的一转信号以确定零点。该值等于电机转一转的进给轴的移动脉冲数。按上述方法对其它各轴进行设定,设定完成后系统关机 并重新开机,伺服初始化完成。 ③.设定伺服参数:0系统#500-#595的有关参数:0#1200-#1600的有关参数。这些是控制进给运动的参数,包括:位置增益, G00的速度,F的允许值,移动时允许的最大跟随误差,停止时允许的最大误差,加碱减速时间常数等等。参数设定不当,会产生#4x7 报警。 ④.主轴电动机的初始化设定初始化位和电动机的代码。只有 FANUC主轴电动机才进行此项操作 ⑤.设定主轴控制的参数设定各换档档次的主轴最高转速、换档方法、主轴定向或定位的参数、模拟主轴的零漂补偿参数等。 ⑥.设定系统和机床的其它有关参数参数意义见”参数说明书
5 2.10 973 报警（原因不明的 NMI 报警）发生了不明原因的 NMI 报警。原因和处理：1）可能是 I/O 板，基板或主板不良。（注更 换主板或主板上的 FROM＆SRAM 模块或存储器＆主轴模块时，存储器中存储的全部数据会丢失，要重新恢复数据。）2）可能是插在 小槽中的板不良，即 HSSB（高速串行总线）板不良。 FANUC CNC 系统与机床的连接与调整 FANUC 数控系统是最畅销的机床控制系统之一。目前，在国内使用的 FANUC 数控系统主要有０系统和０i 系统。针对广大用户 的实际情况，本文简要叙述这两种系统的连接及调试，掌握了这两种系统，其它 FANUC 系统的调试则迎刃而解。 １ 系统与机床的连接 0i 系统的连接图如下图，０系统和其他系统与此类似。图中，系统输入电压为ＤＣ４２ Ｖ±１０％，约７Ａ。伺服和主轴电动 机为 AC200V（不是 220V）输入。这两个电源的通电及断电顺序是有要求的，不满足要求会出现报警或损坏驱动放大器。原则是要保 证通电和断电都在 CNC 的控制之下。具体时序请见“连接说明书（硬件）”。其它系统如 0 系统 , 系统电源和伺服电源均为 AC200V 输入。伺服的连接分 A 型和 B 型 , 由伺服放大器上的一个短接棒控制。A 型连接是将位置反馈线接到 CNC 系统；B 型连接是将 其接到伺服放大器。 Oi 和近期开发的系统用 B 型。０系统大多数用 A 型。两种接法不能任意使用 , 与伺服软件有关。连接时最后 的放大器的 JX1B 需插上 FANUC 提供的短接插头 , 如果遗忘会出现 #401 报警。另外 , 若选用一个伺服放大器控制两个电动机 , 应将大电动机电枢接在 M 端子上 , 小电动机接在 L 端子上 , 否则电动机运行时会听到不正常的嗡嗡声。FANUC 系统的伺服控制 可任意使用半闭环或全闭环 , 只需设定闭环型式的参数和改变接线 , 非常简单。主轴电动机要的控制有两种接口 : 模拟 (0~1OVDC) 和数值 ( 串行传送 ) 输出。模拟口需用其它公司的变频器及电动机。用 FANUC 主轴电动机时 , 主轴上的位置编码器 ( 一般是 1024 条线 ) 信号应接到主轴电动机的驱动器上 (JY4 口 ) 。驱动器上的 JY2 是速度反馈接口 , 两者不能接错。目前使用的 I/0 硬件有两 种 : 内装 I/0 印刷板和外部 I/0 模块。 I/0 板经系统总线与 CPU 交换信息；I/0 模块用 I/O LINK 电缆与系统连接 , 数据传送方式 采用串行格式 , 所以可远程连接。编梯形图时这两者的地址区是不同的。而且 ,I/0 模块使用前需首先设定地址范围。 为了使机床运行可靠 , 应注意强电和弱电信号线的走线、 屏蔽及系统和机床的接地。电平 4.5V 以下的信号线必须屏蔽 ,屏蔽线 要接地。连接说明书中把地线分成信号地、机壳地和大地。请遵照执行连接。另外，ＦＡＮＵＣ系统、伺服和主轴控制单元及电动机 的外壳都要求接大地。为了防止电网干扰，交流的输入端必须接浪涌吸收器（线间和对地）。如果不处理这些问题，机床工作时会出现 ＃910、#930 报警或是不明原因的误动作。 2 调试步骤 2.1 步骤一：接线 按照设计的机床电柜接线图和系统连接说明书（硬件）中（书号：B-61393 或 B-63503）绘出的接线图仔细接线。 2.2 步骤二：通电系统会有#401 等多种报警。这是因为系统尚未输入参数，伺服和主轴控制尚未初始化。 2.3 步骤三：设定参数 ①. 系统功能参数（既所谓的保密参数）：这些参数是订货时用户选择的功能，系统出厂时 FANUC 已经设好，0C 和 0i 不必设。但 是，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。 ②.进给伺服初始化：将各进给轴使用的电机的控制参数调入 RAM 区，并根据丝杠螺距和电机与丝杠间的变速比配置 CMR 和 DMR。 设参数 SVS，使显示器画面显示伺服设定屏（Servo Set）。0 系统设参数#389/0 位=0；0i 系统设参数#3111/0 位=1。然后在伺服设定屏 上设下列各项：初始化位置 0。此时，显示器将显示 P/S 000 报警，其意义是要求系统关机，重新启动。但不要马上关机，因为其它参 数尚未设入。应返回设定屏继续操作。·指定电机代码（ID）。根据被设定轴实际使用的电机型号在“伺服电机参数说明书（B—65150）” 中查出其代码，设在该项内。AMR 设 0。设定指令倍比 CMR。CMR=命令当量/位置检测当量。通常设为 1。但该项要求设其值的 1 倍， 所以设为 2。设定柔性变速比（N/M）。根据滚珠丝杠螺距和电机与丝杠间的降速比设定该值。计算公式如下： 计算中 1 个脉冲的当量为 1μm。式中的分子实际就考虑了电机轴与丝杠间的速比。将该式约为真分数，其值即为 N 和 M。该式 适用于经常用的伺服半闭环接法，全闭环和使用分离型编码器的半闭环另有算法。设定电机的转向。111 表示电机正向转动，-111 为反 向转动。 设定转速反馈脉冲数。固定设为 8129。设定位置反馈脉冲数。固定设为 12500。设定参考计数器容量。机床回零点时要根据该值寻找 编码器的一转信号以确定零点。该值等于电机转一转的进给轴的移动脉冲数。按上述方法对其它各轴进行设定，设定完成后系统关机 并重新开机，伺服初始化完成。 ③．设定伺服参数：0 系统#500--#595 的有关参数；0i#1200--#1600 的有关参数。这些是控制进给运动的参数，包括：位置增益， G00 的速度，F 的允许值，移动时允许的最大跟随误差，停止时允许的最大误差，加/减速时间常数等等。参数设定不当，会产生#4x7 报警。 ④. 主轴电动机的初始化 设定初始化位和电动机的代码。只有 FANUC 主轴电动机才进行此项操作 ⑤. 设定主轴控制的参数 设定各换档档次的主轴最高转速、换档方法、主轴定向或定位的参数、模拟主轴的零漂补偿参数等。 ⑥. 设定系统和机床的其它有关参数 参数意义见 " 参数说明书 "