数控新技术课件

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

2、制的进给伺服轴。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

3、实现位置控制 使用高分辨率的磁性编码 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 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。C轴Z轴3.多边形车削：G51.2(G251) 建立 G50.1(G250) 取消5.圆锥插补：2.指数插补：G02.3,G03.3G02.3X_Y_Z_i_j_K

4、_R_F_Q_G02.3X_Y_Z_I_J_K_R_F_Q_;正转=0G03.3X_Y_Z_I_J_K_R_F_Q_;反转=1X直线轴A旋转轴XAIJAr3.三维圆弧插补：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开始点中间点：X1,Y1,Z1XYZ4.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 P0； AI纳米高精度轮

5、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 G05.1 Q1; AI轮廓控制模式开始 G05.1 Q0; AI轮廓控制模式取消 G05.1 Q1; 用了RISC处理器:AI纳米轮廓控制模式开始 G05.1 Q0; 用了RISC处理器:AI纳米轮廓控制模式取消 G05.1 P10000; AI高精度轮廓控制/ AI纳米高精度轮 廓控制模式开始 G05.1 P0;

6、AI高精度轮廓控制/ AI纳米高精度轮 廓控制模式取消AI超前预览控制对于21iM，都使用RISC3. 非均匀有理B样条插补NURBS：G06.2G05 P10000;G06.2 P_ 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_;G01G05 P0（3）前馈控制（4）速度加快，加/减速滞后小、伺服滞后小4.1.5 空间刀具长度、半径补偿功能1.三维刀轴方向长度补偿 G43.1Hn; G49;2.三维刀轴中心点控制 （类型） G43.4 H ; G49;3.三维刀轴中心点控制 （类型） G43.5 I

7、J K H Q ; G49;4.刀具法线方向控制 G41.1、 G42.1 、 G40.1 ；5.刀具侧刃补偿 G41.2、 G42.2、G40；6.刀具主刃补偿 G41.3、 G40；7.回转工作台加工刀具中心点控制 G41.4；8.混合型加工刀具中心点控制 G41.5；9.三维刀轴半径补偿 G41 Xp Yp Zp I J K D_ ; G40 ;10 .砂轮磨损补偿 G41 P1 ; G41 Pn、D0 、D40; G41 P2 ; G41 P3 ; 4.1.6高精度化切削1. 全闭环系统；2. 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

8、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；4.1.7高响应矢量控制11.总图2.3.4.1.8 操作功能1.手动任意角度进给；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

9、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

10、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

11、 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

12、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450k

13、W。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