FANUC 数控系统简介

FANUC数控系统简介一、FANUC数控系统的发展FANUC公司创建于1956年，1959年首先推出了电液步进电机，在后来的若干年中逐步发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发展，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公司逐步发展成为世界上最大的专业数控系统生产厂家，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部分高级功能的中档CNC系统，6M适合于铣床和加工中心；6T适合于车床。与过去机型比较，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的基础上同时向抵挡和高档两个方向发展，研制了系统3和系统9。系统3是在系统6的基础上简化而形成的，体积小，成本低，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的基础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进，凡是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、自动计划功能、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MMC（ManMachineControl）、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(ManufacturingAutomaticProtocol)、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、F18系列。F00/F100/F110/F120/F150系列是在F0/F10/F12/F15的基础上加了MMC功能，即CNC、PMC、MMC三位一体的CNC。二、FANUC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，减小体积和降低成本。（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。如表面安装技术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、荷、西班牙、瑞典、挪威、丹麦语等。（9）备有多种外设。如FANUCPPR，FANUCFACard，FANUCFLOPYCASSETE，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FANUC0系列系统。三、FANUC系统的0系列型号划分：0D系列：0—TD用于车床0—MD用于铣床及小型加工中心0—GCD用于圆柱磨床0—GSD用于平面磨床0—PD用于冲床0C系统：0—TC用于普通车床、自动车床0—MC用于铣床、钻床、加工中心0—GCC用于内、外磨床0—GSC用于平面磨床0—TTC用于双刀架、4轴车床POWERMATE0：用于2轴小型车床0i系列：0i—MA用于加工中心、铣床0i—TA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、下面我们着重介绍一下FANUC0—TD/TDⅡ系统：⑴FANUC0—TD/TDⅡ系统的编程：（其中标有Ⅱ的为TDⅡ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、G53~G59程序段选择跳过9段Ⅱ菜单编程Ⅱ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用G代码B/CⅡFS10/11的纸带格式Ⅱ偏移程序输入G10Ⅱ小数点输入/计算器型小数点输入调用子程序2重用户宏程序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Ⅱ双刀架镜像Ⅱ复合型固定循环2Ⅱ中断型用户宏程序Ⅱ图案数据输入Ⅱ用户宏程序公共变量的追加仅用用户宏程序BⅡ指定圆弧半径插补用户宏程序B不能编辑Ⅱ旋转轴循环显示功能仅对附加轴⑵FANUC0—TD/TDⅡ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ⅡY轴偏置Ⅱ自动刀具偏移Ⅱ偏移量测定值直接输入BⅡ⑶FANUC0—TD/TDⅡ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圆弧插补多象限G02G03切线速度恒速控制螺纹切削、同步进给G32切削进给速度钳制自动返回参考点G28自动加减速度快速进给：直线型切削进给：指函数型返回参考点检测G27返回第2参考点进给速度倍率0~150%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Ⅱ圆柱差补Ⅱ螺纹切削中的回退Ⅱ连续螺纹Ⅱ可变导程螺纹切削Ⅱ多边形切削Ⅱ跳跃功能G31Ⅱ高速跳跃功能Ⅱ转矩限制跳跃Ⅱ返回第3/4参考点Ⅱ外部减速Ⅱ暂停（每秒）在切削进给差补后的直线加减速Ⅱ⑷FANUC0—TD/TDⅡ系统的辅助功能和主轴功能：项目规格项目规格辅助功能M3位横端面速度控制辅助功能锁住主轴速度倍率0~120%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/串行输出实际主轴速度输出Ⅱ第二辅助功能B8位Ⅱ主轴速度波动检测Ⅱ第1轴输出开关功能Ⅱ第2主轴定向Ⅱ第2轴输出开关功能Ⅱ主轴同步控制Ⅱ主轴定位Ⅱ简单主轴同步控制Ⅱ多主轴控制Ⅱ刚性攻丝Ⅱ⑸FANUC0—TD/TDⅡ系统的设定功能/显示功能：项目规格项目规格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个文字主轴设定画面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Ⅱ文件盒内容列目Ⅱ运行时间和零件数显示Ⅱ图形功能Ⅱ伺服波形显示Ⅱ软操作面板Ⅱ软件操作面板通用开关Ⅱ日语显示Ⅱ德语/法语显示Ⅱ西班牙语显示Ⅱ意大利语显示Ⅱ韩语显示Ⅱ⑹FANUC0—TD/TDⅡ系统的控制轴：项目规格项目规格控制轴数2轴存储行程检测23轴ⅡPMC轴控制最大2轴Ⅱ4轴ⅡCs轮廓控制Ⅱ联动控制轴数2轴镜像每轴3轴ⅡCf轴控制Ⅱ4轴ⅡY轴控制Ⅱ最小控制单位0.001mm—0.001跟踪度英/米制转换伺服关断互锁所有轴机械手轮进给机床锁住所有轴导角接通/关断急停反向间隙补偿存储超程存储型螺距误差补偿存储行程检测1简易同步轴控制Ⅱ1/10最小输入单位0.0001mm、0.0001度存储行程检测3/4G22/G23Ⅱ位置开关Ⅱ⑺FANUC0—TD/TDⅡ系统的编辑操作功能：项目规格项目规格自动运行（存储器）JOG进给调度管理功能要有文件目录显示ⅡMDI运行BⅡDNC运行必须有阅读机/穿孔机接口手动返回参考点JOG、手动轮同时工作MDI运行无档快设定参考点位置程序号检索手动手轮进给1台顺序号检索手动手轮进给速度×1.×10.×m.×nm：~127.nn：~1000缓冲寄存器试运行增量进给×1.×10.×100.×1000顺序号比较ⅡM.P.G.2台Ⅱ手动中断Ⅱ程序的再次启动Ⅱ用机械挡块设置参考点Ⅱ单程序段⑻FANUC0—TD/TDⅡ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80/320m零件程序编辑存储程序个数63/200个程序保护后台编辑Ⅱ扩充零件程序编辑Ⅱ重放Ⅱ⑼FANUC0—TD/TDⅡ系统的编辑的数据输入/输出功能：项目规格项目规格阅读机/穿孔机接口阅读机/穿孔机接口（通道1）外部工件号检索15个阅读机/穿孔机接口（通道2）Ⅱ外部数据输入外部程序号检索1~9999I/O设备的外部控制Ⅱ外部键输入Ⅱ⑽FANUC0—TD/TDⅡ系统的其他功能：项目规格项目规格状态输入信号PLC—L基本命令：6.0μs最大步数：50009in单色CRTPLC—M基本命令：6.0μs最大步数：5000Ⅱ内装I/O卡DI/DO：80/56.104/72点.源极型/漏极型I/O单元ADI/DO：最大：1024/1024点Ⅱ⑾FANUC0系统结构图框：]五、FANUC系统部分功能的技术术语及解释：1、控制轨迹数（ControlledPath）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）CNC控制的进给伺服轴总数/每一轨迹。3、联动控制轴数（S