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FANUC数控系统说明书
FANUC数控系统说明书一、FANUC数控系统概述
1、FANUC数控系统的发展概况&
日本FANUC公司自50年代末期生产数控系统以来，已开发出40多种系列的数控系统，特别是70年代中期开发出FS5、FS7系统以后，所生产的系统都是CNC系统。从此，FANUC公司的CNC系统大量进入中国市场，在中国CNC市场上处于举足轻重的地位。
80年代，FANUC公司较有代表性的系统是F6和F11系列。
80年代，其主要产品有F0和F15系列。
目前，以F0i与F16i、18i最为常见。&
FANUC数控系统的特点：
（1）系统在设计中大量采用模块化结构。&
（2）具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力 。
（3）有较完善的保护措施 。
（4）FANUC系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能。&
（5）提供大量丰富的PMC信号和PMC功能指令 。
（6）具有很强的DNC功能 。
（7）提供丰富的维修报警和诊断功能 。
2、FANUC数控系统的系列与特点
（1）FANUC 0i系统与FANUCl6/18/21等系统的结构相似，均为模块化结构。其集成度较FANUC 0系统的集成度更高，因此0i控制单元的体积更小，便于安装排布。
（2）采用全字符键盘，可用B类宏程序编程，使用方便。
（3）用户程序区容量比0MD系统大一倍，有利于较大程序的加工。
（4）使用编辑卡编写或修改梯形图，携带与操作都很方便。
（5）使用存储卡存储或输入机床参数、PMC程序以及加工程序，操作简单方便。
（6）系统具有HRV(高速矢量响应)功能，伺服增益设定比0MD系统高一倍，理论上可使轮廓加工误差减少一半。
（7）机床运动轴的反向间隙，在快速移动或进给移动过程中由不同的间隙补偿参数自动补偿。
（8）0i系统可预读12个程序段，比0MD系统多。
（9）与0MD系统相比，0i系统的PMC程序基本指令执行周期短，容量大，功能指令更丰富，使用更方便。
（10）0i系统的界面、操作、参数等与18i、16i、21i基本相同。
（11）0i系统比0M、0T等产品配备了更强大的诊断功能和操作信息显示功能，给机床用户使用和维修带来了极大方便。
（12）在软件方面0i系统比0系统也有很大提高，特别在数据传输上有很大改进。
二、FANUC数控系统的部件连接
1、控制单元的连接(FANUC 0i-MB)
图6-1 &控制单元的构成
图6-2 & &控制单元各部位的名称
图6-3 &控制单元的连接原理图1
图6-4 & &主板插座配置图
图6-5 &控制单元的连接原理图2
图6-6 &I/O板插座配置图
图6-7 &控制单元的连接原理图3
2、主轴控制单元的连接
图6-8 &高速串行总线接口板
图6-9 & 串行主轴连接
图6-10 & &模拟主轴连接
图6-11 & &串行主轴连接插座信号1
图6-12 & 串行主轴连接插座信号2
图6-13 & 模拟主轴连接位置编码器插座信号
3、伺服放大器模块的连接
图6-14 & &伺服放大器模块的接口信号
如果采用分离型增量式检测装置（通常用光栅尺），需按下图方式连接。&
图6-15 &分离型增量式检测装置的连接
4、各模块的LED状态显示
控制单元主板的LED状态显示位于控制单元主板的上方位置
（1）电源模块的LED显示
①当未接通控制电源或控制电源出现异常时，如图6-16
②电源模块未准备好。即主回路电源未接通、系统处于急停状态，如图6-17
③电源模块准备好。即主回路电源接通，电源模块可以开始正常工作，如图6-18
④电源模块处于报警状态。当有故障发生时，ALM指示灯亮，两位7段数字显示管显示报警号。如图6-19
（2）伺服模块的LED显示
①当未接通电源、连接导线出现异常和伺服模块本身出现异常时，如图6-20
②伺服模块未准备好，即主回路电源未接通，系统处于急停状态，如图6-21
③伺服模块准备好，即主回路电源接通，伺服模块可以开始正常工作，如图6-22
④电源模块处于报警状态，当有故障发生时，一位7段数字显示管显示报警号，如图6-23
（3）主轴模块的LED显示
①当未接通控制电源或控制电源出现异常时，如图6-24
②当NC数控系统电源未接通，主轴模块在等待串行通信和参数的加载时，两位7段数字显示管闪烁，如图6-25
③当接通控制电源1s后，会在两位7段数字显示管显示主轴模块ROM的序列号，大约0.5s后会显示主轴模块ROM的版本号，如图6-26
④当参数加载完成，主回路电源未接通、系统处于急停状态时，如图6-27
⑤主轴模块处于报警状态，当有故障发生时，两位7段数字显示管显示报警号，同时，ALARM指示灯会点亮显示报警代号，如图6-28
⑥主轴模块处于不正确的参数设定和不适当的序列，当有故障发生时两位7段数字显示管显示错误号，同时ERR指示灯点亮，如图6-29
5、急停与超程解除控制线路
急停：用于在紧急情况下，停止机床的运动,一般用其按钮触点控制切断强电。
超程解除：数控系统通常可提供两种行程保护功能，一种为在机床各坐标轴的极限位置安装限位开关，当其被压下时，向数控系统发出超程信号使之减速停止。另一种为存储行程极限，它允许在机床坐标系中设定多个坐标值形式的区域，禁入区域可以由用户指定为设定区域的内侧或外侧，当机床移动进入禁入区域则停止移动，并显示超程报警。
图6-30 &急停与超程解除控制线路
6、机床I/O接口的连接
FANUC 0i－MA数控系统的控制单元有内置的I/O卡，用于机床各检测元件信号的采集和控制各种气、液压阀组件，指示灯等的动作。
在控制单元内置的I/O卡，其输入点的点数为96点，输出点点数为64点。如输入输出数量未能满足要求时，就需要通过控制单元上的I/O &LINK扩展I/O单元来满足使用的要求，并在编写PMC程序时，对各I/O设备的地址进行分配。
三、FANUC PMC程序设计（一）
1、FANUC PMC的接口
PMC与控制伺服电动机和主轴电动机的系统部分，以及与机床
侧辅助电气部分的接口关系。
2、FANUC PMC的基本编程指令
3、FANUC PMC的功能指令
(1) TMR(定时器)功能指令
TMR为设定时间可更改的定时器。
工作原理：当控制条件ACT=0时定时继电器TM断开；当ACT=1时，定时器开始计时，到达预定的时间后，定时继电器TM接通。
(2) DEC(译码)功能指令
工作原理：当控制条件ACT=0时，不译码，译码结果继电器R断开；当ACT=1时执行译码，当指定译码信号地址中的代码与译码规格数据相同时，输出R＝1，否则R=0，译码输出R的地址由设计人员确定。
4、FANUC PMC的编程指令应用举例
主轴定向控制：
四、 FANUC PMC程序设计（二）&
1、FANUC PMC的编程方法
（1）FAPT &LADDER &III软件界面:
（2）使用网络进行PMC传输步骤
机床端设置：
计算机端设置：
计算机端通信连接：
从机床 PMC装载：
选择传输PMC梯形图程序、PMC参数：
显示传输的过程：
2、FANUC PMC程序的工作原理
（1）梯形图概要
在PMC程序中，使用的编程语言是梯形图。对PMC程序的执行，可以简要地总结为，从梯形图的开头由上到下，然后由左到右到达梯形图结尾后再回到梯形图的开头，循环往复，顺序执行。
（2）PMC程序的分级
PMC程序由第一级程序和第二级程序两部分组成。在PMC程序执行时，首先执行位于梯形图开头的第一级程序，然后执行第二级程序。
FANUC Oi－MA数控系统的PMC规格有SA1和SA3两种，而SA3比SA1多了子程序和标记地址的功能。
（3）PMC的地址
PMC程序中的地址，也就是代号，用于代表不同的信号，不同的地址分别有机床侧的输入（X）、输出线圈（Y）信号、NC系统部分的输入（F）、输出线圈（G）信号，内部继电器（R），信息显示请求信号（A），计数器（C），保持型继电器（K），数据表（D），定时器（T），标号（L），子程序号（P）.
五、FANUC数控系统参数
1、FANUC数控系统参数的分类与功能&
FANUC Oi－MA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。
2、设置（或调整）FANUC数控系统参数
（1）系统参数的显示方法
数控系统的参数可以分为许多类型，在本单元我们只介绍系统参数的显示、MDI设定参数以及伺服参数的初始化。&
①按MDI面板上的功能键 “SYSTEM”几次或一次后，再按软键[参数]，选择参数页面
②参数页面有多页组成，通过(a)、(b)两种方法显示需要的参数页面&
(a)用翻页键或光标移动键，显示需要的参数页面。
(b)从键盘输入想显示的参数号，然后按软键[NO.检索]。可以显示指定的参数所在页面。光标在指定的参数位置上闪动。&
（2）MDI方式设定参数
①将NC置于MDI方式下&
②按下急停按钮，使机床处于急停状态&
③按以下步骤使参数处于可写状态&
(a)按功能键一次或几次后，再按软键[SETTING]，可显示参数设定页面。&
(b)将光标移至“PARAMETER WRITE”处&
(c)设定“PARAMETER WRITE”=1，按软键[ ON:1 ]，或者直接输入1，再按软键[输入]，这样参数成为可写入的状态。同时CNC产生P/S100报警（允许参数写入）。
(d)如果参数设定完毕，需将参数设定页面的“PARAMETER WRITE=”设定为0，禁止参数设定。&
(e)复位CNC，解除P/S100报警。此时需关断电源再开机。&
六、FANUC数控系统的数据保护
1、在引导系统屏幕画面进行数据的备份和恢复
机床通电后，FANUC-0i-MA数控系统就会自动启动引导系统，并读取NC软件到DRAM中去运行，而引导系统屏幕画面在一般的正常情况下，是不会显示的，但进行数据的备份和恢复时，就必须调出引导系统屏幕画面。
（1）调出引导系统画面
操作提示：系统通电后，两手指同时按住屏幕下方右侧两软键。
（2）备份PMC程序
①按软键“UP”或“DOWN”选择“SYSTEM DATA SAVE”
②按下“SELECT”键，进入系统数据备份画面
③按软键“UP”或“DOWN”选择“PMC-RA”,然后按下“SELECT”键
④按软键“YES”，进行“PMC”程序的备份
⑤按下“SELECT”键,完成PMC程序的备份
（3）恢复PMC程序
①选择“SYSTEM DATA LOANING”,然后按下“SELECT软件”
②选定对应的PMC-RA.000文件，然后按下“SELECT软件”
2、用户数据的备份与恢复
存储在控制单元SRAM中的用户数据（包括参数、加工程序和刀具补偿等）在机床切断电源后，是由安装在控制单元上的电池单元进行保存。对所有SRAM中的用户数据进行备份的操作方法如下：
（1）对用户数据进行备份
（2）对用户数据进行恢复
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FANUC 0i 18i 21i系统通用PMC程序在数控立式加工中心的应用一​、​编​制​通​用​P​M​C​程​序​的​一​般​思​路.​通​用​P​M​C​程​序​的​应​用​目​的​编​制​通​用​P​M​C​程​序​,​主​要​应​实​现​以​下​目​的​：​①​程​序​尽​量​包​含​本​类​机​床​具​有​的​所​有​功​能​。
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GE Fanuc五轴车铣CNC系统16i Model B 18i MB5系列
添加：不详
五轴铣和车加工可以在一次夹紧后做多侧面加工，这样可以节省辅助时间，并防止因多次夹紧造成的不精确。此外，刀具可以更好地到达难以进行操作的部位，而且加工迎角可以任意选择。GE Fanuc公司的计算机数字控制装置（CNC）为此提供了扩展的功能，利用这些功能，甚至极为复杂的加工过程也可以实现。GE Fanuc公司的16i Model B 18i MB5系列CNC，为五轴铣和车加工等复杂加工进行了优化。对于更高的性能要求，可以采用30i 系列和31i A5系列CNC。所有这些控制装置都可提供扩展的五轴功能，利用这些功能，甚至极为复杂的加工过程也是可以实现的。同时，这些功能支持各种机器配置，不管是安装刀具回转工作头，还是采用圆形工作台，或者两者都用。作为特殊的五轴功能，可以做手动进给（Manual Feed）、刀具长度补偿（TCP，Tool Center Point Control）、刀具方向补偿（Tool Posture Control）和刀具半径补偿（TRC，Tool Radius Compensation）。即使极为复杂的加工过程都可以使用这种适合于五轴加工的控制器得到实现手动进给便于动作控制手动进给是一项很重要功能，它可以在出现紧急情况下，如刀具断裂时很好地用手工操作刀具和工件。三轴加工时，操作人员可以简单地把Z轴上的主轴和刀具撤回。而在五轴加工时这一点就很难做得到。利用“手工进给”，机器操作员可以简单地按一下按钮，把刀具撤回、或者将其运行到与刀具方向正交的方向上。这样可以把刀具可靠地撤回到初始位置或安全位置。刀具长度补偿主要用于在刀具头做回转运动时，使不同长度的刀具也能精确地沿希望的路线进行运动。为此，控制装置考虑到了刀具沿刀具轴线的中心点。主轴头在运行期间执行回转运动，使刀具的中心点保持在希望的运动路线上，因而近似地体现旋转运动的轴线。以这样的方式可以遵守定义的刀具路径。除了线性运动之外，这种功能还支持圆形内插。刀具方向补偿（图1）是上面所提到的围绕刀具中心点的刀具长度补偿的扩展。这项功能大大有助于侧面加工，比如当铣切加工时套筒或锥体的迎角处于不断变化中。同时，允许的运动方向又取决于相应的平面。这可以防止由于在行走运动时侧面切割而出现不希望出现的材料减少。图1
当采用可变角铣削加工套筒或锥体时，刀具方向补偿在侧面加工中大有用处刀具半径补偿是五轴加工刀具补偿的又一种形式。刀具的半径补偿可以将工件编程的几何形状按刀具的实际直径进行平衡：刀具较小时，在进给比刀具较大时使进给稍小，由此得到的轮廓因而恰好是所希望的尺寸。另外还可以避免出现不希望出现的内角相切（Interference Check）。CNC控制装置还可以发现刀具即将发生的方向变化，并可及时地减少进给，以便在曲线中不致铣削过度。工件位置补偿（图2）（Workpiece Setting Error Compensation）、机器误差补偿（Machine Error Compensation）、倾斜工作面上加工（TWP,Tilted Working Plane）以及刀具交会点补偿（Tool Cutting Point Compensation）等4种功能将有更多的改进。当工件在加工过程之后取下时，比如进行测量，然后还要继续进行加工，就用上工件位置补偿（图2）了。同原先的夹紧相比，较小的尺寸误差是不可避免的。这种功能可以把测量结果作为修正因数纳入到后面的加工过程中。图2
工件位置补偿可以把测量结果用于后面加工过程的修正因数CNC还可以对各种机器误差进行补偿。对五轴加工特别有利的功能是，对旋转轴的线性错位进行自动补偿。迄今为止，这种轴距必须在NC编程时加以采集和考虑，现在，使用者可以把这些调整存储在控制装置中，而不必在每个程序中都加以考虑。此外，机床制造厂家还可以对机器的误差沿刀具轴线进行额外的温度补偿。对于简单的加工形式如钻或切螺纹，可以利用倾斜的工作面。旋转的轴可以为此而调整并固定在所希望的角度。然后可用三条直线轴进行加工。而且也不必像简单的三轴机床那样采用特殊的夹紧装置。 “Tilted Working Plane”这一特点可提供倾斜工作面上加工的功能。减轻NC编程工作的一项有用的功能是刀具切点补偿。这里涉及到刀具切入材料的切点计算。特殊的刀具如梯形铣刀或圆角铣刀需要有特殊的修正值，这些值通常是输入到CAM软件里的。GE Fanuc公司的新型CNC是在测量之后，把这些值永久保存在控制器里，按一下按键即可调用。这不仅简化了NC编程，而且也可以不必改变NC程序而在短时间内更换刀具。纳米内插实现精密的表面由于性能优越，GE Fanuc公司的新型CNC控制器为五轴机床提供了许多优点。这样复杂的机床当然也可以利用传统三轴机床所使用的CNC控制器后来研制出的新产品。比如纳米内插法（图3）就是GE Fanuc公司CNC控制器制造极精密表面质量的一大强项，这在刃具和模具制造方面很有市场。控制器利用这种功能生成以纳米为单位的定位指令，因而也才使数字精密伺服系统应运而生。利用这种内插，不必对最小的指令增量做四舍五入，高级伺服系统即可对刀具的轨迹进行极为均匀的跟踪，因而在进给快和转数高的情况下可以达到最佳的表面。图3
纳米内插帮助制作极为精细的表面质量，图中展示了利用X/Y轴为3：1的比例进行锥体加工（左：传统结构法；右：纳米内插法）一种被称作纳米精磨的功能可用于线性程序，现在许多机床制造厂家仍然在使用这种功能。这样，这些线性程序被自动转换为Nurbs曲线，这将大大有助于对表面进行更均匀的加工，并使工艺过程运动“更加流畅”。当然，Nurbs曲线和表面的最大意义在于对自由模表面的铣削加工（图4）。上面介绍的控制器可以从CAD/CAM系统中引进Nurbs曲线，并可做极为精密的内插，使制成的工件与CAD的几何尺寸完全一致。同时也充分利用了一些数学特征，如连续过渡。它们可以使工艺过程运动流畅自如，使表面均匀平滑。图4
五轴加工十分理想地适合于自由模表面加工，比如在气轮机加工或在刃具模具制造中经常使用提高生产率的一项有利功能是机床条件选择功能（Machining-Condition-Selecting- Funktion）。根据对精度的要求，NC程序可以在控制器上分1～10个级别按最高精度或最大速度进行优化，而且可以对所有程序和加工过程分别进行优化处理。比如可以在粗加工时可以给速度以很高的优先性，而在精加工时则可调到很高的精度。数据流的恒定在对自由模面进行高速加工时，有许许多多的小块需要以快速顺序进行加工。这时，预测功能就发挥重要的作用：它负责使控制器随时拥有稳定的数据流，使加工过程能够不间断地进行。前面介绍的这种控制器可以中间存储1000个小块，随时准备被调用。原载MM《现代制造》杂志
作者：未知 点击：219次
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