1、FANUC系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床操作實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書培 訓(xùn) 目 的 與 要 求一、了解數(shù)控銑床的工作基本原理，以用與操作密切相關(guān)的機(jī)床基本結(jié)構(gòu)和組成作用；通過熟悉一套FANUC系統(tǒng)，通過不同系統(tǒng)的比較，達(dá)到觸類旁通作用。二、熟悉控制的操作方法，充分了解控制器各開關(guān)功能與操作方法。三、掌握數(shù)控設(shè)備輸入裝置，學(xué)會輸入加工程序方法，并且掌握文件的編輯、修正、調(diào)試以及模擬預(yù)演方法。四、掌握加工過程的基本方法和技巧，養(yǎng)成加工操作過程中的良好習(xí)慣，對典型試件進(jìn)行加工，了解數(shù)控的加工工藝以及影響加工零件的質(zhì)量、加工效率等因素。五、了解通過RS232C串口的DNC加工方式。第一章 數(shù)控設(shè)備的基本組成與作用數(shù)控設(shè)備最主要的部分分為四大部分：輸入裝置、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體。1、輸入裝置的作用將各個指令按照人的意愿通過一定的規(guī)則輸入到機(jī)床的指定貯存器或緩沖區(qū)，從輸入的代碼的方式來看，輸入裝置與輸入的方法有關(guān)，大致可分為三種方式： 控制介質(zhì)輸入 控制介質(zhì)就是將各指令代碼的數(shù)控信息，利用一些能進(jìn)行信息交換的物質(zhì)載體，通常有穿孔紙帶、磁帶、磁盤等，相應(yīng)的輸入裝置是光電閱讀機(jī)、錄音機(jī)、磁盤驅(qū)動器等。隨著計(jì)算機(jī)的普及，使用這

2、種方式逐步減少。 手工輸入 利用操作面板上的鍵盤（也有利用插口聯(lián)接計(jì)算機(jī)普通鍵盤，如典型的華中世紀(jì)星控制系統(tǒng)等），顯示屏和一些修改、編輯工具鍵，輸入控制機(jī)床和刀具運(yùn)動各個指令、代碼等。這種方式主要有下列形式：手動數(shù)據(jù)輸入（MDI，Manual Data Input），即通過機(jī)床面板上的鍵盤，將所需的數(shù)控程序指令逐句輸入到系統(tǒng)的暫貯存器中，這種方法一般只適用于較為簡短的程序，在執(zhí)行后程序自動消除，不能重復(fù)使用，但有些程序中最終的指令可以利用指令的模態(tài)功能，重新用一些開關(guān)恢復(fù)。通常MDI方法，在機(jī)床開機(jī)后，在需要對刀時，首先要將主軸先運(yùn)行，比如輸入時無需編制程序的程序號；有時，由于程序編制的指令不能滿足生產(chǎn)需要時，這時利用MDI輸入的特點(diǎn)，進(jìn)行簡單的修改，比如在執(zhí)行DNC加工，加工程序很長，可達(dá)2040兆字節(jié)，由于有的自動編程系統(tǒng)的后處理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可能冷卻指令用M07，而可轉(zhuǎn)位刀具的加工條件需要使用氣冷方式，即要執(zhí)行M08指令，中斷加工來修改程序就有可能帶來很大的不便，或者浪費(fèi)許多時間，這時就可以利用單節(jié)功能暫停加工，將操作功能鍵切換到MDI方式，只要輸入M08并執(zhí)行，就可以完成程序執(zhí)行的

3、修改。手動方式的輸入主要用于臨時程序輸入用。手工輸入程序到系統(tǒng)存儲器，利用程序的編程器，利用鍵盤輸入數(shù)控指令和位置的數(shù)據(jù)，通過一些如粘貼、剪切、拷貝、復(fù)制、插入、刪除等等文件編程工具，和計(jì)算機(jī)文件編輯方法相似進(jìn)行編程的修改和編輯程序，這樣的方式程序相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的文件格式，所以它也必須要有程序名，通常程序名用OXXXX程序號方式，在編輯程序前應(yīng)先登錄一個程序號（名），在以后的加工過程隨時可以多次調(diào)用。特別要強(qiáng)調(diào)，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)為用戶提供自動存貯功能，而有些系統(tǒng)則必須還要進(jìn)行人工存貯，如我院的KND200M系統(tǒng)的數(shù)控銑床，在程序輸入完畢后，必須要按規(guī)定的鍵（N*，*指1，2，3等等）后，方可使數(shù)控程序存貯、編輯生效。其他還有如通過人機(jī)對話的方式，選擇不同的菜單，自動生成程序；圖形交互自動編程，只需輸入一些圖紙，利用CAD軟件自動生成；通過設(shè)定一些參數(shù)選擇，配置上自動測量和數(shù)據(jù)處理，如英國雷尼紹公司的數(shù)據(jù)自動測量仿形系統(tǒng)等等。在加工過程中，還可以手動操作或調(diào)整操作面板上一些開關(guān)、按鈕等，如速度F、轉(zhuǎn)速S的倍率開關(guān)，手動進(jìn)給、快速移動的按鈕等，實(shí)際上這些動作也對程序中的相關(guān)指令進(jìn)行實(shí)時修改。在

4、這里，特別要提醒同學(xué)們，我國的現(xiàn)行中級工考證和數(shù)控大賽的要求仍按手工編制程序的加工方法為主。直接輸入存儲器，從自動編程機(jī)、其他計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)上，將編制好的加工程序通過通信接口，用傳輸專用軟件直接輸入到數(shù)控系統(tǒng)中的存儲器。大致有兩種方式，一種是輸入到存儲器，相當(dāng)于代替了手工輸入的煩瑣工作，由于存儲器的容量有限，一般只限于字節(jié)較少的程序輸入，還可以利用這個特征，將機(jī)床重要資料等等輸入到機(jī)床；另一種對于程序量很大情況下，上述的方式顯然不能滿足需要，這時可以利用DNC方式，只將輸入的程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)的緩沖區(qū)中，實(shí)行邊加工邊輸入，這個方式目前是數(shù)控加工行業(yè)主流加工方式。2、數(shù)控系統(tǒng)相當(dāng)于人的大腦，對各個指令進(jìn)行處理與運(yùn)算，再將這些結(jié)果自動編譯成機(jī)械代碼。數(shù)控系統(tǒng)在有的教材或資料中稱之為數(shù)控裝置，它主要由硬件和軟件組成，其中硬件有CPU、I/O接口、存儲器等組成，軟件主要有管理軟件和控制軟件，實(shí)際上它就是一臺計(jì)算機(jī)，而且是一個特殊用途的計(jì)算機(jī)，數(shù)控系統(tǒng)的微機(jī)主要有二種：專用微機(jī)：以專用微機(jī)、專用芯片，一般都是專有技術(shù)，最常見的是FANUC、MITSUBISUI和SIEMENS控制器，F(xiàn)ANUC（中

5、文用法那科）主要有FANUC 0系統(tǒng)和1X系統(tǒng)。FANUC-0C數(shù)控系統(tǒng)常用的有0T和0M系統(tǒng)，0T系列主要用于車削類機(jī)床，0M系列主要用于鏜銑削類。FANUC OMC、FANUC 18MC、 FANUC 15MC、FANUC 0i ；MITSUBISUI（三菱）主要有MITSUBISUI；SIEMENS（西門子系統(tǒng)）主要有SIEMERIK 802D，810、820T/M/G，840D/T等幾種。SIEMENS“T”用于數(shù)控車削系統(tǒng)，“M”用于鏜銑類、“G”用于磨床，“D”用于全數(shù)字控制的數(shù)控系統(tǒng)。常見的有SIEMERIK 802D、SIEMERIK 810和820T/M/G、SIEMERIK 840D/T等。通用微機(jī)：采用通用微機(jī)和通用芯片目前中國的華中的世紀(jì)星就是典型的PC-NC系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)組成及流程如下圖所示：程序存儲有兩種存放系統(tǒng)程序的EPROM和存放中間數(shù)據(jù)的RAM兩部分，對用戶關(guān)系較為密切的是程序的存儲和緩沖區(qū)存儲。譯碼器的作用是將加工程序中各個指令和數(shù)據(jù)翻譯成數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)可以識別和處理的格式，其中包括數(shù)據(jù)信息和控制信息。數(shù)據(jù)處理器主要進(jìn)行刀具和工件位置及相對位置、刀具

6、半徑補(bǔ)償、刀具長度補(bǔ)償和速度運(yùn)算及處理。插補(bǔ)運(yùn)算在目前最主要也是最常見是直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，在FANUC系統(tǒng)還提供了極坐標(biāo)插補(bǔ)等等。數(shù)控系統(tǒng)位置控制的任務(wù)就是通過各類的包括補(bǔ)償修正等的控制元器件，進(jìn)行對數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸位置的控制，從這個意義上說，數(shù)控系統(tǒng)就是一種位置控制系統(tǒng)。3、伺服系統(tǒng)就是機(jī)床的肌肉，操作與控制機(jī)床的各個運(yùn)動，從而達(dá)到加工零件的目的，數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)的作用主要有一、控制機(jī)床各軸的直線運(yùn)動，形成了刀具與工作臺的相對運(yùn)動，實(shí)際上就是控制了工件或者刀具的位置移動以及運(yùn)動速度，控制了切削進(jìn)給運(yùn)動，稱為進(jìn)給伺服系統(tǒng)；二、控制主動力軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，提供克服刀具切削工件的主動力，在車床里，工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，而在銑床則是旋轉(zhuǎn)刀具，實(shí)際上控制了刀具與工件的之間的相對運(yùn)動，控制切削速度或切削力，稱之為主軸伺服系統(tǒng)。按切削運(yùn)動的功能來區(qū)分第二種稱為主運(yùn)動，而第一種則稱為進(jìn)給運(yùn)動，在影響機(jī)床的生產(chǎn)效率的主要因素是提高主軸功率。在數(shù)控設(shè)備中伺服系統(tǒng)是指機(jī)床移動部件的位置和速度作為控制量的自動控制系統(tǒng)，是將數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生的脈沖控制量，經(jīng)過伺服系統(tǒng)的放大電路功率放大作用，將弱電轉(zhuǎn)變成可執(zhí)行的強(qiáng)電，操作

7、機(jī)床的各個運(yùn)動，也是與普通設(shè)備最大區(qū)別之一，數(shù)控系統(tǒng)代替了人的大腦與思維，而伺服系統(tǒng)相當(dāng)于代替了人的手工操作的動作，在目前最常用中高檔數(shù)控設(shè)備中，為了保證機(jī)床的各個運(yùn)動的快速反應(yīng)和定們的準(zhǔn)確，對其運(yùn)動進(jìn)行必要的測量與控制脈沖量的修正，在數(shù)控機(jī)床中很多位置還設(shè)定了檢測系統(tǒng)，并將檢測結(jié)果反饋到控制系統(tǒng)中，通過一系列的控制管理軟件，運(yùn)算調(diào)整原有的控制量，再經(jīng)伺服系統(tǒng)共同進(jìn)行操縱機(jī)床的各個運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)了整個數(shù)控設(shè)備的閉環(huán)伺服系統(tǒng)的控制，應(yīng)而數(shù)控設(shè)備的精度和速度等技術(shù)指標(biāo)主要取決于伺服系統(tǒng)。因此，數(shù)控機(jī)床的分類有時經(jīng)常按其伺服系統(tǒng)分類，主要分成開環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)、混合環(huán)伺服系統(tǒng)四個大類。開環(huán)伺服系統(tǒng)一般用于老設(shè)備改型、經(jīng)濟(jì)性或簡易數(shù)控設(shè)備中、檔次屬于低檔；半閉環(huán)伺服系統(tǒng)也只在開環(huán)伺服系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改進(jìn)、基本上用于中低檔數(shù)控設(shè)備；閉環(huán)伺服系統(tǒng)在目前情況下應(yīng)用最廣泛、最常見的數(shù)控設(shè)備中，一般用于中高檔數(shù)控設(shè)備；而混合環(huán)伺服系統(tǒng)在目前因?yàn)榫容^高、成本較高和維護(hù)調(diào)試較為困難等等原因，基本上用于高檔的數(shù)控設(shè)備中。閉環(huán)伺服系統(tǒng)的工作原理如下圖所示 閉環(huán)伺服系統(tǒng)工作原理比較控制環(huán)節(jié)的作用

8、，接收反饋信號，并將此信號與數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的控制指令信號相比較，當(dāng)比較時出現(xiàn)偏差，這個偏差在鑒相式伺服系統(tǒng)里表現(xiàn)為相位差，并將這個相位差功率放大，輸入到并控制伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件，使其向著消除偏差的方向運(yùn)動，直到趨于零。驅(qū)動控制單元主要的任務(wù)是將由將前方比較控制環(huán)節(jié)來的控制模擬量，有時也稱控制的脈沖量，經(jīng)過一系列的放大電路，轉(zhuǎn)化成強(qiáng)電流的信號，這個信號形式是執(zhí)行元件所需的可執(zhí)行信號，并將這些信號由控制中的各個管理軟件輸出到各個執(zhí)行元件。驅(qū)動裝置是伺服系統(tǒng)的最重要的組成部分，也是伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件，則是由前方各個強(qiáng)電流信號，控制或開啟相關(guān)的開關(guān)，操縱各個動力驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)了可執(zhí)行信號到機(jī)床的各個動作，實(shí)際上執(zhí)行元件就是將可執(zhí)行的信號轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的機(jī)械位移量客觀存在的作用就是把前端的已功率放大的電信號轉(zhuǎn)變成所需的機(jī)械運(yùn)動，這個機(jī)械運(yùn)動直接反映在機(jī)床的刀具運(yùn)動和工作臺運(yùn)動，由此實(shí)現(xiàn)了數(shù)控加工過程，因此數(shù)控加工工作的平穩(wěn)性、均勻性以及運(yùn)行精度與執(zhí)行元件密切相關(guān)。反饋檢測系統(tǒng)將機(jī)床的工作臺的運(yùn)行的實(shí)際位置以及速度等進(jìn)行檢測，并將這些結(jié)果以電平信號反饋到比較控制環(huán)節(jié)。4、機(jī)床本體雖然像普通機(jī)床一樣，也有主軸

9、和工作臺等，它是數(shù)控設(shè)備的骨胳，數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型代表，其結(jié)構(gòu)雖然與普通機(jī)床有相似之處，除傳統(tǒng)的普通機(jī)床改裝成簡易的數(shù)控機(jī)床外（只在傳統(tǒng)的機(jī)床配備數(shù)控系統(tǒng)），數(shù)控機(jī)床在加工精度、表面質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及使用壽命等方面遠(yuǎn)優(yōu)于普通設(shè)備。傳統(tǒng)的普通設(shè)備比較常見的問題有剛性不足、抗振性差、熱變形在、滑動面的摩擦阻力大以及傳動元件之間存在間隙等，而在數(shù)控機(jī)床里在這些方面得到很大的改進(jìn)，在結(jié)構(gòu)支承部件、主軸傳動系統(tǒng)、進(jìn)給傳動系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)以及輔助功能等部件的結(jié)構(gòu)都有獨(dú)特的設(shè)計(jì)。因此數(shù)控設(shè)備是精密設(shè)備，機(jī)床的精度與結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，為了保證機(jī)床的加工和運(yùn)動精度，在機(jī)床的的各處安裝有測量與各類開關(guān)，所以在操作與使用數(shù)控設(shè)備過程，對機(jī)床的安全性一定要特別注意。第二章 FANUC系統(tǒng)操作面板操作面板主要有：操作機(jī)床的各個控制開關(guān)、功能的開關(guān)、與加工有關(guān)開關(guān)、數(shù)字與字符的鍵盤區(qū)和機(jī)床工件狀態(tài)指示燈和報(bào)警指示燈。下面一一作些介紹：一、控制開關(guān)主要有：急停開關(guān)，控制機(jī)床的主液壓馬達(dá)開關(guān)，是數(shù)控的主動力馬達(dá)，主要作用是打開急停開關(guān)是開機(jī)時的一個過程，在操作過程失誤或加工過程中出現(xiàn)異常需要緊急停止是按下此開關(guān)，切斷機(jī)床的一切所有的各個開關(guān)，機(jī)床的任何移動和和主軸轉(zhuǎn)動立即停止，機(jī)床在停止后需要重新工作和運(yùn)動，必須重新打開此開關(guān)后才能進(jìn)行，由于此時的控制器CPU內(nèi)存，駐留的一些命令可能是非常態(tài)或原有的缺省狀態(tài)，所以在按下急停開關(guān)，機(jī)床必須要重新返回機(jī)床的機(jī)械零點(diǎn)，重復(fù)開機(jī)的過程，同樣對于在加工程序中使用G92建立的坐標(biāo)系時，需要重新加工，必須要將刀具移到指定的起刀點(diǎn)，重新建立工件坐標(biāo)系；由于G54或G55G59建立的坐標(biāo)系將該坐標(biāo)系的原點(diǎn)在機(jī)床機(jī)械坐標(biāo)系的坐標(biāo)值已輸入到機(jī)床指令的位置中，即在軟體開關(guān)的SET鍵下的坐標(biāo)系菜單中，控制器會

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