FANUC數(shù)控系統(tǒng)的硬件連接和數(shù)控機(jī)床編程及加工

任務(wù)1.1發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)的硬件連接知識目標(biāo):1、FANUC數(shù)控裝置接口2、FANUC進(jìn)給伺服放大器（數(shù)字伺服）接口3、FANUC模擬主軸伺服（主軸變頻器）接口4、FANUC電源裝置接口5、FANUCI/OLINK模塊接口6、FANUC分離器接口7、FANUC數(shù)控系統(tǒng)總體連接能力目標(biāo):能夠熟練的連接FANUC系統(tǒng)硬件項(xiàng)目1發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件?一、FANUC數(shù)控裝置的接口數(shù)控系統(tǒng)通常包括數(shù)控裝置、進(jìn)給伺服、主軸驅(qū)動、電源裝置、I/OLINK模塊等。數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心、大腦。

?1、FANUC0iMate-C數(shù)控裝置接口定義FANUC0iMate-C前視圖?FANUC0iMate-C后視圖?端口號用途COP10A伺服FSSB總線接口JA1CRTJA2MDIJD36A/JD36BRS-232-CJA40模擬主軸JD1AI/OLINK總線接口JA7A主軸編碼器反饋接口CP124V電源?布置任務(wù)：現(xiàn)場認(rèn)識FANUCOi-C系統(tǒng)主板接口。步驟：1）學(xué)生使用六角扳手打開系統(tǒng)后板；2）觀察系統(tǒng)接口，掌握每個接口的作用。?2、講解FANUC0i數(shù)控裝置接口定義?二、FANUC進(jìn)給伺服放大器接口進(jìn)給伺服系統(tǒng)主要由進(jìn)給伺服驅(qū)動裝置及其伺服電動機(jī)組成。伺服驅(qū)動裝置接受從主控制單元發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令信號，作一定的轉(zhuǎn)換和放大后，驅(qū)動伺服電動機(jī)，從而通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)床的執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)精確的工作進(jìn)給和快速移動。?進(jìn)給伺服電動機(jī)聯(lián)軸器滾珠絲杠進(jìn)給伺服電動機(jī)及傳動機(jī)構(gòu)?進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置控制形式分類：

數(shù)控機(jī)床的半閉環(huán)控制時，進(jìn)給伺服電動機(jī)的內(nèi)裝編碼器的反饋信號即為速度反饋信號，同時又作為絲杠的位置反饋信號。半閉環(huán)控制特點(diǎn)：控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性高。位置控制的精度相對不高，不能消除伺服電動機(jī)與絲杠的連接誤差及傳動間隙對加工的影響。半閉環(huán)控制

?如果數(shù)控機(jī)床采用分離型位置檢測裝置作為位置反饋信號，則進(jìn)給伺服控制形式為全閉環(huán)控制形式。在全閉環(huán)控制形式中，進(jìn)給伺服系統(tǒng)的速度反饋信號來自伺服電動機(jī)的內(nèi)裝編碼器信號，而位置反饋信號是來自分離型位置檢測裝置的信號。全閉環(huán)控制特點(diǎn):位置控制精度相對高，此時精度由位置檢測裝置精度決定（目前光柵尺的精度有1μm、0.5μm、0.1μm）。全閉控制相對穩(wěn)定性不高，易出現(xiàn)系統(tǒng)振蕩現(xiàn)象，伺服調(diào)整比較困難。但隨著伺服技術(shù)的發(fā)展，可以克服上面的不足。全閉環(huán)控制?

開環(huán)控制開環(huán)控制特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，調(diào)試和維修都比較方便，但精度較低。?交流伺服放大器伺服單元（SVU）α系列伺服單元β伺服單元具有串行數(shù)字接口（JS1B）具有伺服總線接口（COP10A/COP10B）具有I/OLink接口（JD1A/JD1B）伺服模塊（SVM）βi伺服單元具有伺服總線接口（COP10A/COP10B）接口具有I/OLink接口（JD1A/JD1B）α系列伺服模塊αi系列伺服模塊FANUC系統(tǒng)交流伺服放大器的分類：?α系列伺服單元β系列伺服單元βi系列伺服單元α系列伺服模塊αi系列伺服模塊?(1)α系列伺服單元L1、L2、L3：三相輸入動力電源端子，交流200V。L1C、L2C：單相輸入控制電路電源端子，交流200V（出廠時與L1、L2短接）。TH1、TH2：為過熱報警輸入端子（出廠時，TH1-TH2已短接），可用于伺服變壓器及制動電阻的過熱信號的輸入。RC、RI、RE：外接還是內(nèi)裝制動電阻選擇端子。RL2、RL3：MCC動作確認(rèn)輸出端子（MCC的常閉點(diǎn)）。100A、100B：C型放大器內(nèi)部交流繼電器的線圈外部輸入電源（α型放大器已為內(nèi)部直流24V電源）。UL、VL、WL：第一軸伺服電動機(jī)動力線。UM、VM、WM：第二軸伺服電動機(jī)動力線。?JV1B、JV2B：A型接口的伺服控制信號輸入接口。JS1B、JS2B：B型接口的伺服控制信號輸入接口。JF1、JF2：B型接口的伺服位置反饋信號輸入接口。

JA4：伺服電動機(jī)內(nèi)裝絕對編碼器電池電源接口（6V）。CX3：伺服裝置內(nèi)MCC動作確認(rèn)接口，一般可用于伺服單元主電路接觸器的控制。CX4：伺服緊急停止信號輸入端，用于機(jī)床面板的急停開關(guān)（常閉點(diǎn)）。

電纜接口說明

?SSCK—20數(shù)控車床伺服單元連接圖?(2)βi系列伺服單元分組練習(xí)：βi系列伺服單元接口并說明用途?數(shù)控車床βi伺服單元連接圖?（3）FANUC系統(tǒng)αi系列伺服模塊端子接口功能BATTERY：為伺服電動機(jī)絕對編碼器的電池盒（DC6V）。STATUS：為伺服模塊狀態(tài)指示窗口。CX5X：為絕對編碼器電池的接口。CX2A：為DC24V電源、*ESP急停信號、XMIF報警信息輸入接口，與前一個模塊的CX2B相連。CX2B：為DC24V電源、*ESP急停信號、XMIF報警信息輸出接口，與后一個模塊的CX2A相連。C0P10A：伺服高速串行總線（HSSB）輸出接口。與下一個伺服單元的C0P10B連接（光纜）。C0P10B：伺服高速串行總線（HSSB）輸入接口。與CNC系統(tǒng)的C0P10A連接（光纜）。JX5：為伺服檢測板信號接口。JF1、JF2：為伺服電動機(jī)編碼器信號接口。CZ2L、CZ2M：為伺服電動機(jī)動力線連接插口。

?FANUC系統(tǒng)αi系列伺服模塊連接(3軸)?三、FANUC模擬主軸伺服接口主軸系統(tǒng)主要由主軸驅(qū)動裝置及主軸電動機(jī)組成。FANUC0i/0iMate數(shù)控裝置提供了模擬主軸和串行主軸接口供用戶選擇。當(dāng)用戶選擇模擬主軸時，一般選用通用變頻器作為主軸驅(qū)動裝置；當(dāng)用戶選擇串行主軸時，F(xiàn)ANUC0i/0iMate數(shù)控系統(tǒng)提供了SPM系列專用主軸驅(qū)動裝置。（1）模擬主軸以三菱FR-S520S為例的通用變頻器各端子功能如圖所示。?變頻器控制端子說明：STF：正轉(zhuǎn)啟動。STR：反轉(zhuǎn)啟動。RH、RM、RL：多段轉(zhuǎn)速選擇。SD：端子STF、STR、RH、RM、RL的公共端子。10：頻率設(shè)定用電源，DC5V，允許負(fù)荷電流為10mA。2：頻率設(shè)定（電壓信號）。輸入DC0~5V（0~10V）時，輸出成比例：輸入5V（10V）時，輸出為最高頻率。5V/10V切換用Pr.73“0—5V，0—10V選擇”進(jìn)行。5：頻率設(shè)定公共輸入端。?布置任務(wù)：現(xiàn)場認(rèn)識主軸變頻器的接口。?（2）串行主軸（數(shù)字主軸）FANUC的α系列主軸模塊主要分為SPM、SPMC、SPM－HV三種。1）α系列FANUC0i主軸驅(qū)動裝置的型號參數(shù)主軸驅(qū)動裝置的型號參數(shù)如下所示。SPM口－口口①②③④①主軸驅(qū)動裝置型號；②電動機(jī)類型，“無”為α系列，C為αC系列；③額定輸出功率；④輸入電壓，“無”為200V，HV為400V。2）SPM-15主軸驅(qū)動裝置接口信號的定義SPM-15主軸驅(qū)動裝置接口信號的定義如圖所示。?SPM-15主軸驅(qū)動裝置接口信號的定義?四、FANUC電源裝置分為普通穩(wěn)壓開關(guān)電源和FANUC專用電源。普通交、直流穩(wěn)壓開關(guān)電源造價低，接線簡單，廣泛用于普通數(shù)控車、銑床；FANUC專用電源則多用于加工中心。（1）普通穩(wěn)壓開關(guān)電源學(xué)生分組，用萬用表測量L、N（交流）及L+、M（直流）。（2）FAUNCα系列專用電源輸入電壓分為交流200V和交流400V兩種。??α系列專用電源的型號參數(shù)：PSM口－口口①②③④①電源裝置型號；②制動形式，“無”為再生制動，R：能耗制動，V：電壓轉(zhuǎn)換型再生制動，C：電容制動；③額定輸出功率；④輸入電壓，“無”為200V，HV為400V。?FANUC專用電源接口信號的定義?五、FANUC

I/OLINK接口發(fā)那科系統(tǒng)的PMC是通過專用的I/OLINK與系統(tǒng)進(jìn)行通訊的，PMC在進(jìn)行著I/O信號控制的同時，還可以實(shí)現(xiàn)手輪的控制，但外圍的連接卻很簡單，0iC數(shù)控系統(tǒng)為JD1A接到I/OLINK模塊的JD1B,JA3可以連接手輪。

布置任務(wù)：同學(xué)們分組討論0imate-c的I/O-LINK連接。?六、FANUC分離器（分離型檢測單元）?七、FANUC數(shù)控系統(tǒng)總體連接采用模擬主軸?采用數(shù)字主軸?布置任務(wù)：

完成右圖FANUC系統(tǒng)硬件連接?數(shù)控機(jī)床編程及加工機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)?zāi)康臋C(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通過數(shù)控機(jī)床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計算機(jī)上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗(yàn)程序，然后在數(shù)控機(jī)床上對工件進(jìn)行加工；結(jié)合機(jī)械加工工藝，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。數(shù)控編程的基本原理機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內(nèi)容；編程步驟。數(shù)控編程的基本原理機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數(shù)、機(jī)床的運(yùn)動以及刀具位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機(jī)床的編程格式和能識別的語言記錄在程序單上的全過程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質(zhì)如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的CNC裝置對程序經(jīng)過處理之后，向機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅(qū)動機(jī)床完成相應(yīng)的運(yùn)動。數(shù)控編程的目的數(shù)控編程的基本原理機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心①分析零件圖紙，確定加工工藝過程；②計算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫零件加工程序；④制作控制介質(zhì)；⑤校對程序及首件試加工。數(shù)控編程的內(nèi)容數(shù)控編程的基本原理機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學(xué)處理編寫程序文件制作控制介質(zhì)程序校驗(yàn)及試切數(shù)控機(jī)床OpenSoftCNC軟件介紹機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件包括數(shù)控車床模擬仿真和數(shù)控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標(biāo)準(zhǔn)硬件系統(tǒng)構(gòu)成，不要求專用硬件或運(yùn)動控制卡，所有數(shù)控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統(tǒng)操作和機(jī)床控制兩大部分組成。OpenSoftCNC軟件介紹機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為例，軟件提供下列指令：以數(shù)控車床模擬仿真系統(tǒng)（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態(tài)

1G00快速線性移動G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補(bǔ)G01X(U)_Z(W)_√G02順時針圓弧插補(bǔ)G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時針圓弧插補(bǔ)G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補(bǔ)G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺紋插補(bǔ)G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X軸返回程序零點(diǎn)G27

G28Z軸返回程序零點(diǎn)G28

G92定義絕對坐標(biāo)系G92X_Z_√2G04延時G04E_

3M00暫停M00

M02程序結(jié)束M02

4M03主軸正轉(zhuǎn)M03√M04主軸反轉(zhuǎn)M04√M05主軸停M05√5M08開冷卻液M08√M09關(guān)冷卻液M09√

6M97程序跳轉(zhuǎn)M97P_

M98子程序調(diào)用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定義開關(guān)1有效M20√M21自定義開關(guān)1無效M21√8M22自定義開關(guān)2有效M22√M23自定義開關(guān)2無效M23√9S主軸轉(zhuǎn)速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√OpenSoftCNC軟件介紹機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在程序管理界面下，可進(jìn)行有關(guān)數(shù)控加工程序文件的各種操作，如讀入程序、編輯修改及查錯編譯等。每一個工件程序由若干個程序段組成；每一個程序段完成一個加工步驟；每一個程序指令有程序段號和若干個指令代碼組成，指令代碼在程序段中的位置可以是任意的，同組指令在同一程序段中不能重復(fù)使用；最后一個程序段由指令代碼M02作為程序結(jié)束標(biāo)志。OpenSoftCNC軟件介紹機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心

在運(yùn)行加工程序之前，必須通過參數(shù)設(shè)置對機(jī)床和刀具進(jìn)行調(diào)整，使其與加工要求相符，這樣才能正確地進(jìn)行加工或模擬加工。OpenSoftCNC軟件系統(tǒng)的參數(shù)主要有以下內(nèi)容：①基本設(shè)置設(shè)置可修改的基本參數(shù)。②刀具設(shè)置設(shè)置刀具編號、類型和刀具補(bǔ)償?shù)葏?shù)。③軸參設(shè)置設(shè)置和查看坐標(biāo)軸參數(shù)。④工件坐標(biāo)設(shè)置設(shè)置