第二講新技術新功能

第二講

新指令新功能

哈爾濱工業(yè)大學機電學院

數(shù)控技術研究室

2012年4月15日第二講新指令新功能2.1FANUC系統(tǒng)新功能2.1.1控制軸

1、控制軌跡數(shù)（ControlledPath）相當于西門子的通道

CNC控制的進給伺服軸（進給）的組數(shù)。加工時每組形成一條刀具軌跡，各組可單獨運動，也可同時協(xié)調(diào)運動。

2、控制軸數(shù)（ControlledAxes）

CNC控制的進給伺服軸總數(shù)/每一軌跡。

3、聯(lián)動控制軸數(shù)（SimultaneouslyControlledAxes）每一軌跡同時插補的進給伺服軸數(shù)。

4、PMC控制軸（AxiscontrolbyPMC）由PMC（可編程機床控制器）控制的進給伺服軸。控制指令編在PMC的程序（梯形圖）中，因此修改不便，故這種方法通常只用于移動量固定的進給軸控制。2.1.2主軸功能1、Cf軸控制（CfAxisControl）（T系列）車床系統(tǒng)中，主軸的回轉位置（轉角）控制和其它進給軸一樣由進給伺服電動機實現(xiàn)該軸與其它進給軸聯(lián)動進行插補，加工任意曲線。

2、Cs輪廓控制（Cscontouringcontrol）（T系列）車床系統(tǒng)中，主軸的回轉位置（轉角）控制不是用進給伺服電動機而由

FANUC主軸電動機實現(xiàn)。主軸的位置（角度）由裝于主軸（不是主軸電動機）上的高分辨率編碼器檢測Cf:進給伺服電機實現(xiàn)位置控制Cs:主軸伺服電機實現(xiàn)位置控制

使用高分辨率的磁性編碼器用0.001度的分辨率檢測主軸位置可使主軸實現(xiàn)高精度定位及輪廓控制此時主軸是作為進給伺服軸工作，運動速度為：度/分，并可與其它進給軸一起插補，加工出輪廓曲線。①②

圓柱插補指令：G07.1

G07.1IPr

為啟動圓柱插補方式，

G07.1IP0

為撤銷圓柱插補方式其中IP為回轉軸地址，r為圓柱體半徑。圓柱插補是把二個直線軸的笛卡爾坐標系，轉化為車床橫軸為回轉軸（C）、縱軸為直線軸（Z）的坐標系。該坐標系可用于圓柱體的展開面編程。通常用于車床上加工圓柱凸輪槽等零件，如圖所示。C軸Z軸③主軸同步控制功能3.多邊形車削：G51.2(G251)建立

G50.1(G250)取消4.假想軸插補：G07G07α0;假想軸插補設置G07α1;假想軸插補取消5.圓錐插補：G90G02X

Y

Z

I

J

K

Q

L

FXYZ:圓錐終點坐標IJ:圓錐起點坐標Q:半徑增減值K:高度增減值L:次數(shù)2.1.3圓弧插補的擴展：1.漸開線插補G02.2,G03.2G17G02.2X_Y_I_J_R_F_2.指數(shù)插補：G02.3,G03.3G02.3X_Y_Z_i_j_K_R_F_Q_G02.3X_Y_Z_I_J_K_R_F_Q_;正轉ω=0G03.3X_Y_Z_I_J_K_R_F_Q_;反轉ω=1X直線軸A旋轉軸△X△AIJAr3.三維圓弧插補：G02.4,G03.4G02.4XX1YY1ZZ1αα1ββ1；

XX2YY2ZZ1αα2ββ2；

α，β：除了三維圓弧插補軸以外的任意二個軸結束點：X2,Y2,Z2開始點●中間點：X1,Y1,Z1XYZ4.圓弧螺紋插補：2.1.4高速高精密加工功能1.高精度輪廓控制模式、高速循環(huán)加工：G05

AI高精度輪廓控制/AI納米高精度輪廓控制

G05P10000；AI納米高精度輪廓控制運行開始

···G05P0；AI納米高精度輪廓控制運行關斷遠程緩沖A、B高速加工G05P01；高速加工開始

···G05P00；高速加工結束高速線性插補

G05P2；高速線性插補開始

···G05P0；高速線性插補結束高速循環(huán)加工G05P10○○○L○○○；高速循環(huán)加工G05.1Q0；平滑插補方式結束

2.光順插補（平滑插補）ⅠG05.1Q2X0Y0Z0;平滑插補方式開始（G01,G02,G03,M代碼等指令）

●●●●●●●●10μm放大光順插補（平滑插補）ⅡG05.1Q2X0Y0Z0;光順插補(平滑插補)插補模式開始N1G01…N2…N3…G05.1Q0;光順(平滑)插補模式取消○○○○○○○○○○○○○○○○○○以平滑曲線進行插補以平滑曲線進行插補直線插補G05.1Q2X0Y0Z0;光順插補(平滑插補)插補模式開始N1G01…N2…N3…G05.1Q0;光順插補模式取消光順插補（平滑插補）Ⅲ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○線性插補線性插補雕刻曲面（自由曲面），如汽車、飛機等用的模具零件加工，通常將該曲面以微小直線段程序近似的指定，以10μm左右的容差近似?？梢詫ΧN類型加工進行平滑：

●對于形狀精度要求高的點（如拐角部分），這些點嚴格按程序指令加工的。

●對于曲率半徑大但是要求極平滑的形狀，這些點是根據(jù)程序指令的折線計算，然后，沿加工軌跡由曲線的平滑插補加工出來.

由此可實現(xiàn)高速高精加工。3.納米平滑（光順插補）加工Ⅰ

納米平滑加工是在加工自由曲面形狀時，CNC依據(jù)編制的近似自由曲線的微小折線段加工程序，對編程形狀進行判斷，平滑插補，生成光順曲線。O0010…G43.4H1P0;G5.1Q3X0Y0Z0B0C0;…納米平滑G5.1Q0;G49;…M30;刀具中心點控制納米平滑（插補）加工Ⅱ通常采用以10μm左右容差用微小直線段近似地編制自由曲面形狀的程序。納米光順加工是依據(jù)近似地微小直線段程序，創(chuàng)建多個內(nèi)插點。另外，由CNC預讀多個程序段，可以從多段內(nèi)插點中推測出期望（近似自由曲面）的光順曲線。

····編程點內(nèi)插點經(jīng)過補償?shù)膬?nèi)插點推測出來的形狀容差G05.1Q1;AI輪廓控制模式開始

···G05.1Q0;AI輪廓控制模式取消

G05.1Q1;用了RISC處理器:AI納米輪廓控制模式開始

··

·G05.1Q0;用了RISC處理器:AI納米輪廓控制模式取消

G05.1P10000;AI高精度輪廓控制/AI納米高精度輪

·廓控制模式開始

·

·G05.1P0;AI高精度輪廓控制/AI納米高精度輪廓控制模式取消AI超前預覽控制對于21iM，都使用RISC4.先行控制(高精度輪廓加工/高速精確加工)：G08,高性能速度檢測,600個程序段多緩沖功能5.

非均勻有理B樣條插補NURBS：G06.2G05P10000;…G06.2P_K_X_Y_Z_R_F_;K_X_Y_Z_R_;K_X_Y_Z_R_;K_X_Y_Z_R_;…K_X_Y_Z_R_;K_;…K_;G01…G05P0（3）前饋控制（4）速度加快，加/減速滯后小、伺服滯后小2.1.5空間刀具長度、半徑補償功能1.三維刀軸方向長度補償G43.1Hn;G49;2.三維刀軸中心點控制（類型Ⅰ）G43.4H

;G49;3.三維刀軸中心點控制（類型Ⅱ）G43.5I

J

K

H

Q

;G49;4.刀具法線方向控制G41.1、G42.1、G40.1；5.刀具側刃補償G41.2、G42.2、G40.2；6.刀具主刃補償G41.3、G42.3、G40.3；7.回轉工作臺加工刀具中心點控制G41.4；8.混合型加工刀具中心點控制G41.5；9.三維刀軸半徑補償G41Xp

Yp

Zp

I

J

K

D_;G40;10.砂輪磨損補償G41P1;G41Pn、D0、D40;G41P2;G41P3;2.1.6高精度化切削1.全閉環(huán)系統(tǒng)；2.雙位置反饋控制；3.存儲型螺距誤差補償；4.斜度補償；5.平直度補償；6.快速和切削進給分別進行反向間隙補償；7.防止爬行行功能；8.反向間隙加速功能；9.摩擦扭矩補償；10.前饋功能；11.用圓弧半徑限制速度；12.先行控制；13.伺服HRV；14.主軸HRV；2.1.7高響應矢量控制11.總圖HRV---HighResponseVector①速度環(huán)比例項高速處理功能，達到高增益；②消振濾波器；③精細加/減速、增益功能；④預讀、前饋功能，提高跟蹤性能；⑤位置增益功能，伺服與指令延遲小；⑥高精度電流檢測，減小電流環(huán)控制延遲。好處：①減小死區(qū)電流，發(fā)熱少；②低速、中速扭矩特性改善；③高速區(qū)電流延遲減小。2.3.2.1.8操作功能1.手動任意角度進給；2.沿原路徑回退功能；3.三維手動進給；4.手動同步進/手動每轉進給；5.手搖輪中斷；返回浮動參考點；6.螺紋切削回退。2.2數(shù)控新設備及結構技術

為適應數(shù)數(shù)控技術的發(fā)展，機械結構也發(fā)生了很大的變化。為縮小體積，減少占地面積，更多地采用機電一體化結構。為了提高自動化程度，而采用自動交換刀具，自動交換工件，主軸立、臥自動轉換，工作臺立、臥自動轉換，主軸帶C軸控制，萬能回轉銑頭，以及“數(shù)控夾盤”，“數(shù)控回轉工作臺”，“動力刀架”和“數(shù)控夾具”等。

為了提高數(shù)控機床的動態(tài)特性，伺服系統(tǒng)和主機進行很好的機電匹配。同時主機也借助計算機進行模塊化、優(yōu)化設計。2.2.1設計思想的發(fā)展機床是工作母機，機床制造必須連續(xù)不斷的開發(fā)新思想，滿足用戶對產(chǎn)品制造質(zhì)量和效率日益提高地要求。單純優(yōu)化現(xiàn)有工藝和一再提高機床的功率是遠遠不夠的。在新的驅(qū)動技術和運動學領域的新開發(fā)、輕型化的新材料、環(huán)保生產(chǎn)、機床安全、精度和測試技術、微型制造和微型裝卸技術等方面的研究值得注意。

機床的運動分配和運動設計已經(jīng)打破傳統(tǒng)的金切機床分類:

不管是工件旋轉還是刀具旋轉為主運動，只要工件和刀具之間有相對運動就行，并要求這種布置為最佳。

機床的動力頭在同一臺機床上有時作傳統(tǒng)意義上的主軸使用，有時又作動力刀具的旋轉軸使用。

在同一次裝夾的情況下，上一工步工件旋轉作為主運動，下一步則是工件的進給運動。以“完全加工”的理念進行工序復合和功能復合。

2.2.2機床功能部件

1.電主軸；

驅(qū)動、軸承、潤滑、冷卻、本體（動平衡、減輕重量）。電機：交流同步（額定轉速下，橫扭矩）、交流異步（高速性好）

2.直接驅(qū)動：旋轉直接驅(qū)動、直線直接驅(qū)動；

旋轉直接驅(qū)動：力距電機，低速大扭矩。

直線直接驅(qū)動：直線電機，已解決漏磁和發(fā)熱問題。加速度可達3個g3.滾動部件：滾珠絲杠副、直線滾動導軌；

精密自潤滑滾珠絲杠，加速度可達2g。

4.數(shù)控刀架；數(shù)控刀架形式多樣（德國，意大利）刀架的控制和驅(qū)動采用伺服電機或液壓系統(tǒng)，回轉180°的時間已縮短到0.5s。刀架品種繁多，可以為各種數(shù)控車床、車削加工中心配套。

5.銑頭；為數(shù)控銑床、加工中心、車銑中心等配套的各式各樣銑頭。車銑中心用的B軸銑頭，可在210°角度范圍內(nèi)擺動進行高精度銑切加工；數(shù)控銑床、加工中心用的二坐標銑頭能A、B軸（立、臥二用）擺角，可加工任意空間面。

6.數(shù)控轉臺；已有了二坐標數(shù)控轉臺，具有連續(xù)分度和鼠牙盤分度二種形式。它具有雙耳軸，平臺能傾轉，轉臺上配備交換工作臺接收裝置。

7.刀庫；刀庫容量增大，

大容量、刀位不動的“貨架式”刀庫用工業(yè)機器人取放

的刀具；

“圓柱形立體刀庫”（德國）在圓柱內(nèi)可容納500把刀，圓柱中心的工業(yè)機器人按程序預選、取放、并傳遞給機床主軸；

“框架式刀庫”（瑞士）該刀庫每個模塊可容納96把刀具，模塊外形1.8×1×2.25m，可以層層疊加擴展容量。刀庫內(nèi)機械手按程序抓放刀后，先傳遞給一個作為“二傳手”的接刀模塊，再對機床換刀。

8.棒料自動送料器

9.潤滑系統(tǒng)、排屑系統(tǒng)10.高速多軸轉塔頭等

轉塔頭的主軸有2、3、6、8個等多種，轉速最高可達12000～18000r/min，功率4～50kW。2.2.3并聯(lián)機床進入實用階段并聯(lián)機床自94年在美國芝加哥國際機床展覽會上面市以來，有