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1、第四讲新指令新功能 哈尔滨工业大学机电学院数控技术研究室 2009年10月23日,第四讲 新指令新功能4.1 FANUC 系统新功能4.1.1 控制轴 1、控制轨迹数（Controlled Path）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 Axes）CNC控制的进给伺服轴总数/每一轨迹。3、联动控制轴数（Simultaneously Controlled Axes）每一轨迹同时插补的进给伺服轴数。4、PMC控制轴（Axis control by PMC）由PMC（可编程机床控制器）控制的进给伺服轴
2、。控制指令编 在 PMC的程序（梯形图）中，因此修改不便，故这种方法通 常只用于移动量固定的进给轴控制。4.1.2 主轴功能,1、Cf轴控制（Cf Axis Control）（T系列）车床系统中，主轴的 回转位置（转角）控制和其它进给轴一样由进给伺服电动机实现 该轴与其它进给轴联动进行插补，加工任意曲线。2、Cs轮廓控制（Cs contouring control）（T系列）车床系统 中，主轴的回转位置（转角）控制不是用进给伺服电动机而由 FANUC主轴电动机实现。主轴的位置（角度）由装于主轴（不 是主轴电动机）上的高分辨率,Cf:进给伺服电机实现位置控制Cs:主轴伺服电机实现位置控制 使用高
3、分辨率的磁性编码 器用0.001度的分辨率检 测主轴位置可使主轴实现 高精度定位及轮廓控制,编码器检测，此时主轴是作为进给伺服轴工作，运动速度为：度/分，并可与其它进给轴一起插补，加工出轮廓曲线。,圆柱插补指令：G07.1 G07.1 IP r 为启动圆柱插补方式，G07.1 IP 0 为撤销圆柱插补方式其中IP为回转轴地址，r为圆柱体半径。圆柱插补是把二个直线轴的笛卡尔坐标系，转化为车床横轴为回转轴（C）、纵轴为直线轴（Z）的坐标系。该坐标系可用于圆柱体的展开面编程。通常用于车床上加工圆柱凸轮槽等零件，如图所示。,主轴同步控制功能,3.多边形车削：G51.2(G251)建立 G50.1(G2
4、50)取消,4.假想轴插补：G07,G07 0;假想轴插补设置G07 1;假想轴插补取消,5.圆锥插补：,4.1.3 圆弧插补的扩展：G02.2,G03.2 1.渐开线插补,G17G02.2X_Y_I_J_R_F_,3.三维圆弧插补：G02.4,G03.4 G02.4 XX1 YY1 ZZ11 1；XX2 YY2 ZZ12 2；，：除了三维圆弧插补轴以外的任意二个轴,结束点：X2,Y2,Z2,4.圆弧螺纹插补：,4.1.4 高速高精密加工功能1.高速循环加工（高精度轮廓控制模式）：G05 AI高精度轮廓控制/AI纳米高精度轮廓控制 G05 P10000；AI纳米高精度轮廓控制运行开始 G05
5、P0；AI纳米高精度轮廓控制运行关断高速远程缓冲A、B G05 P01；高速加工开始 G05 P00；高速加工结束高速线性插补 G05 P2；高速线性插补开始 G05 P0；高速线性插补结束高速循环加工G05 P10 L；高速循环加工,2.光顺插补（AI先行控制）（高精度轮廓控制）G05.1,用光滑曲线插补,用光滑曲线插补,线性插补,线性插补,线性插补,G05.1 Q2X0Y0Z0;光顺插补模式开始G05.1 Q0;光顺插补模式取消G05.1在G05中规定,3.先行控制(高精度轮廓加工/高速精确加工)：G08,高性能速度检测,600个程序段多缓冲功能,4.1.6高精度化切削1.全闭环系统；2.
6、双位置反馈控制；3.存储型螺距误差补偿；4.斜度补偿；5.平直度补偿；6.快速和切削进给分别进行反向间隙补偿；7.防止爬行行功能；8.反向间隙加速功能；9.摩擦扭矩补偿；10.前馈功能；11.用圆弧半径限制速度；12.先行控制；13.伺服HRV；14.主轴HRV；,HRV-High Response Vector速度环比例项高速处理功能，达到高增益；消振滤波器；精细加/减速、增益功能；预读、前馈功能，提高跟踪性能；位置增益功能，伺服与指令延迟小；高精度电流检测，减小电流环控制延迟。好处：减小死区电流，发热少；低速、中速扭矩特性改善；高速区电流延迟减小。,2.,3.,4.1.8 操作功能1.手动
7、任意角度进给；2.沿原路径回退功能；3.三维手动进给；4.手动同步进/手动每转进给；5.手摇轮中断；返回浮动参考点；6.螺纹切削回退。,4.2 数控新设备及结构技术 为适应数数控技术的发展，机械结构也发生了很大的变化。为缩小体积，减少占地面积，更多地采用机电一体化结构。为了提高自动化程度，而采用自动交换刀具，自动交换工件，主轴立、卧自动转换，工作台立、卧自动转换，主轴带C轴控制，万能回转铣头，以及“数控夹盘”，“数控回转工作台”，“动力刀架”和“数控夹具”等。为了提高数控机床的动态特性，伺服系统和主机进行很好的机电匹配。同时主机也借助计算机进行模块化、优化设计。4.2.1 设计思想的发展 机床
8、是工作母机，机床制造必须连续不断的开发新思想，满足用户对产品制造质量和效率日益提高地要求。单纯优化现有工艺和一再提高机床的功率是远远不够的。在新的驱动技术和运动学领域的新开发、轻型化的新材料、环保生产、机床安全、精度和测试技术、微型制造和微型装卸技术等方面的研究值得注意。,机床的运动分配和运动设计已经打破传统的金切机床分类:不管是工件旋转还是刀具旋转为主运动，只要工件和刀具之间有相 对运动就行，并要求这种布置为最佳。机床的动力头在同一台机床上有时作传统意义上的主轴使用，有时 又作动力刀具的旋转轴使用。在同一次装夹的情况下，上一工步工件旋转作为主运动，下一步则 是工件的进给运动。以“完全加工”的
9、理念进行工序复合和功能复合。4.2.2 机床功能部件 1.电主轴；驱动、轴承、润滑、冷却、本体（动平衡、减轻重量）。电机：交流同步（额定转速下，横扭矩）、交流异步（高 速性好）2.直接驱动：旋转直接驱动、直线直接驱动；旋转直接驱动：力距电机，低速大扭矩。直线直接驱动：直线电机，已解决漏磁和发热问题。加速 度可达3个g 3.滚动部件：滚珠丝杠副、直线滚动导轨；,精密自润滑滚珠丝杠，加速度可达2g。4.数控刀架；数控刀架形式多样（德国，意大利）刀架的控制和驱 动采用伺服电机或液压系统，回转180的时间已缩短 到0.5s。刀架品种繁多，可以为各种数控车床、车削加 工中心配套。5.铣头；为数控铣床、加
10、工中心、车铣中心等配套的各式各样铣 头。车铣中心用的B轴铣头，可在210角度范围内摆动 进行高精度铣切加工；数控铣床、加工中心用的二坐标 铣头能A、B轴（立、卧二用）摆角，可加工任意空间面。6.数控转台；已有了二坐标数控转台，具有连续分度和鼠牙盘分度二 种形式。它具有双耳轴，平台能倾转，转台上配备交换 工作台接收装置。7.刀库；刀库容量增大，大容量、刀位不动的“货架式”刀库 用工业机器人取放,的刀具；“圆柱形立体刀库”（德国）在圆柱内可容纳500把刀，圆柱中心的工业机器人按程序预选、取放、并传递给机 床主轴；“框架式刀库”（瑞士）该刀库每个模块可容纳96把刀 具，模块外形1.812.25m，可
11、以层层叠加扩展容量。刀库内机械手按程序抓放刀后，先传递给一个作为“二传 手”的接刀模块，再对机床换刀。8.棒料自动送料器 9.润滑系统、排屑系统10.高速多轴转塔头等 转塔头的主轴有2、3、6、8个等多种，转速最高可达1200018000r/min，功率450kW。,4.2.3 并联机床进入实用阶段 并联机床自94年在美国芝加哥国际机床展览会上面市以来，有了很大发展，结构紧凑而且增大了工作空间，机床刚度和工作精度进一步提高，已进入实用阶段。主要用于汽车业、航空业和模具业。在加工中心和可移动FMC中也采用了并联结构。有六杆、三杆、立式、卧式并联机床，结构形式为并联、串联和混合结构，可采用直线电机
12、和电主轴。并联机床的工作台有固定台、可交换台、水平分度台、滑座床身等多种。现已达到的最高精度：定位精度为5m，重复定位精度为1.5m。过去并联机床的最大问题是精度不如传统结构机床，其原因一是坐标轴（支杆）的位置精度不高，二是由于热效应和切削力引起的变形。现在杆内除装有滚珠丝杠外，还有检测杆自身长度的测量系统，通过补偿校正运动精度。4.2.4 数控激光加工领域有了新的进展 激光加工机床有：用于板材下料的激光切割中心、激光龙门铣切机床（可以五轴联动）、激光雕刻机床、激光加工中心（三个光学轴，三个机械轴）、高速铣切和激光加工复合机床。功率：精细加工为,几百瓦、切割等为几千瓦。激光器有：CO2激光器、固体激光器YAG、准分子激光器（冷切削）。激光加工工艺方法：激光铣切、激光雕刻铣切、激光焊接、激光表面处理、激光打孔、激光切割等。激光铣切的进一步发展，有可能取代部分电加工机床。激光加工范围：“激光束能”（激光束直径0.04mm0.1mm）几乎对所用材料都能加工，如精密膜具和工件加工、膜型制造、珠宝加工、薄片加工、刀具加工、陶瓷的精细雕刻（这是一般铣削和电火花加工所不能比拟的）。加工精度：10m，表面粗糙度：1m。4.2.5 成套、成线制造装备。4.2.6 工业机器人技术融入数控机床，促进成套技术向自动化方 向发展。,
