FANUC数控系统的硬件连接和数控机床编程及加工

任务1.1发那科数控系统的硬件连接知识目标:1、FANUC数控装置接口2、FANUC进给伺服放大器（数字伺服）接口3、FANUC模拟主轴伺服（主轴变频器）接口4、FANUC电源装置接口5、FANUCI/OLINK模块接口6、FANUC分离器接口7、FANUC数控系统总体连接能力目标:能够熟练的连接FANUC系统硬件项目1发那科数控系统的软硬件一、FANUC数控装置的接口数控系统通常包括数控装置、进给伺服、主轴驱动、电源装置、I/OLINK模块等。数控装置是数控系统的核心、大脑。

1、FANUC0iMate-C数控装置接口定义FANUC0iMate-C前视图FANUC0iMate-C后视图端口号用途COP10A伺服FSSB总线接口JA1CRTJA2MDIJD36A/JD36BRS-232-CJA40模拟主轴JD1AI/OLINK总线接口JA7A主轴编码器反馈接口CP124V电源布置任务：现场认识FANUCOi-C系统主板接口。步骤：1）学生使用六角扳手打开系统后板；2）观察系统接口，掌握每个接口的作用。2、讲解FANUC0i数控装置接口定义二、FANUC进给伺服放大器接口进给伺服系统主要由进给伺服驱动装置及其伺服电动机组成。伺服驱动装置接受从主控制单元发出的进给速度和位移指令信号，作一定的转换和放大后，驱动伺服电动机，从而通过机械传动机构，驱动机床的执行部件实现精确的工作进给和快速移动。进给伺服电动机联轴器滚珠丝杠进给伺服电动机及传动机构进给伺服系统的位置控制形式分类：

数控机床的半闭环控制时，进给伺服电动机的内装编码器的反馈信号即为速度反馈信号，同时又作为丝杠的位置反馈信号。半闭环控制特点：控制系统的稳定性高。位置控制的精度相对不高，不能消除伺服电动机与丝杠的连接误差及传动间隙对加工的影响。半闭环控制

如果数控机床采用分离型位置检测装置作为位置反馈信号，则进给伺服控制形式为全闭环控制形式。在全闭环控制形式中，进给伺服系统的速度反馈信号来自伺服电动机的内装编码器信号，而位置反馈信号是来自分离型位置检测装置的信号。全闭环控制特点:位置控制精度相对高，此时精度由位置检测装置精度决定（目前光栅尺的精度有1μm、0.5μm、0.1μm）。全闭控制相对稳定性不高，易出现系统振荡现象，伺服调整比较困难。但随着伺服技术的发展，可以克服上面的不足。全闭环控制

开环控制开环控制特点：结构简单、价格低廉，调试和维修都比较方便，但精度较低。交流伺服放大器伺服单元（SVU）α系列伺服单元β伺服单元具有串行数字接口（JS1B）具有伺服总线接口（COP10A/COP10B）具有I/OLink接口（JD1A/JD1B）伺服模块（SVM）βi伺服单元具有伺服总线接口（COP10A/COP10B）接口具有I/OLink接口（JD1A/JD1B）α系列伺服模块αi系列伺服模块FANUC系统交流伺服放大器的分类：α系列伺服单元β系列伺服单元βi系列伺服单元α系列伺服模块αi系列伺服模块(1)α系列伺服单元L1、L2、L3：三相输入动力电源端子，交流200V。L1C、L2C：单相输入控制电路电源端子，交流200V（出厂时与L1、L2短接）。TH1、TH2：为过热报警输入端子（出厂时，TH1-TH2已短接），可用于伺服变压器及制动电阻的过热信号的输入。RC、RI、RE：外接还是内装制动电阻选择端子。RL2、RL3：MCC动作确认输出端子（MCC的常闭点）。100A、100B：C型放大器内部交流继电器的线圈外部输入电源（α型放大器已为内部直流24V电源）。UL、VL、WL：第一轴伺服电动机动力线。UM、VM、WM：第二轴伺服电动机动力线。JV1B、JV2B：A型接口的伺服控制信号输入接口。JS1B、JS2B：B型接口的伺服控制信号输入接口。JF1、JF2：B型接口的伺服位置反馈信号输入接口。

JA4：伺服电动机内装绝对编码器电池电源接口（6V）。CX3：伺服装置内MCC动作确认接口，一般可用于伺服单元主电路接触器的控制。CX4：伺服紧急停止信号输入端，用于机床面板的急停开关（常闭点）。

电缆接口说明

SSCK—20数控车床伺服单元连接图(2)βi系列伺服单元分组练习：βi系列伺服单元接口并说明用途数控车床βi伺服单元连接图（3）FANUC系统αi系列伺服模块端子接口功能BATTERY：为伺服电动机绝对编码器的电池盒（DC6V）。STATUS：为伺服模块状态指示窗口。CX5X：为绝对编码器电池的接口。CX2A：为DC24V电源、*ESP急停信号、XMIF报警信息输入接口，与前一个模块的CX2B相连。CX2B：为DC24V电源、*ESP急停信号、XMIF报警信息输出接口，与后一个模块的CX2A相连。C0P10A：伺服高速串行总线（HSSB）输出接口。与下一个伺服单元的C0P10B连接（光缆）。C0P10B：伺服高速串行总线（HSSB）输入接口。与CNC系统的C0P10A连接（光缆）。JX5：为伺服检测板信号接口。JF1、JF2：为伺服电动机编码器信号接口。CZ2L、CZ2M：为伺服电动机动力线连接插口。

FANUC系统αi系列伺服模块连接(3轴)三、FANUC模拟主轴伺服接口主轴系统主要由主轴驱动装置及主轴电动机组成。FANUC0i/0iMate数控装置提供了模拟主轴和串行主轴接口供用户选择。当用户选择模拟主轴时，一般选用通用变频器作为主轴驱动装置；当用户选择串行主轴时，FANUC0i/0iMate数控系统提供了SPM系列专用主轴驱动装置。（1）模拟主轴以三菱FR-S520S为例的通用变频器各端子功能如图所示。变频器控制端子说明：STF：正转启动。STR：反转启动。RH、RM、RL：多段转速选择。SD：端子STF、STR、RH、RM、RL的公共端子。10：频率设定用电源，DC5V，允许负荷电流为10mA。2：频率设定（电压信号）。输入DC0~5V（0~10V）时，输出成比例：输入5V（10V）时，输出为最高频率。5V/10V切换用Pr.73“0—5V，0—10V选择”进行。5：频率设定公共输入端。布置任务：现场认识主轴变频器的接口。（2）串行主轴（数字主轴）FANUC的α系列主轴模块主要分为SPM、SPMC、SPM－HV三种。1）α系列FANUC0i主轴驱动装置的型号参数主轴驱动装置的型号参数如下所示。SPM口－口口①②③④①主轴驱动装置型号；②电动机类型，“无”为α系列，C为αC系列；③额定输出功率；④输入电压，“无”为200V，HV为400V。2）SPM-15主轴驱动装置接口信号的定义SPM-15主轴驱动装置接口信号的定义如图所示。SPM-15主轴驱动装置接口信号的定义四、FANUC电源装置分为普通稳压开关电源和FANUC专用电源。普通交、直流稳压开关电源造价低，接线简单，广泛用于普通数控车、铣床；FANUC专用电源则多用于加工中心。（1）普通稳压开关电源学生分组，用万用表测量L、N（交流）及L+、M（直流）。（2）FAUNCα系列专用电源输入电压分为交流200V和交流400V两种。α系列专用电源的型号参数：PSM口－口口①②③④①电源装置型号；②制动形式，“无”为再生制动，R：能耗制动，V：电压转换型再生制动，C：电容制动；③额定输出功率；④输入电压，“无”为200V，HV为400V。FANUC专用电源接口信号的定义五、FANUC

I/OLINK接口发那科系统的PMC是通过专用的I/OLINK与系统进行通讯的，PMC在进行着I/O信号控制的同时，还可以实现手轮的控制，但外围的连接却很简单，0iC数控系统为JD1A接到I/OLINK模块的JD1B,JA3可以连接手轮。

布置任务：同学们分组讨论0imate-c的I/O-LINK连接。六、FANUC分离器（分离型检测单元）七、FANUC数控系统总体连接采用模拟主轴采用数字主轴布置任务：

完成右图FANUC系统硬件连接数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的机械工程实验教学中心通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。数控编程的基本原理机械工程实验教学中心所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。数控编程的目的数控编程的基本原理机械工程实验教学中心①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28

G92定义绝对坐标系G92X_Z_√2G04延时G04E_

3M00暂停M00

M02程序结束M02

4M03主轴正转M03√M04主轴反转M04√M05主轴停M05√5M08开冷却液M08√M09关冷却液M09√

6M97程序跳转M97P_

M98子程序调用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定义开关1有效M20√M21自定义开关1无效M21√8M22自定义开关2有效M22√M23自定义开关2无效M23√9S主轴转速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心在程序管理界面下，可进行有关数控加工程序文件的各种操作，如读入程序、编辑修改及查错编译等。每一个工件程序由若干个程序段组成；每一个程序段完成一个加工步骤；每一个程序指令有程序段号和若干个指令代码组成，指令代码在程序段中的位置可以是任意的，同组指令在同一程序段中不能重复使用；最后一个程序段由指令代码M02作为程序结束标志。OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心

在运行加工程序之前，必须通过参数设置对机床和刀具进行调整，使其与加工要求相符，这样才能正确地进行加工或模拟加工。OpenSoftCNC软件系统的参数主要有以下内容：①基本设置设置可修改的基本参数。②刀具设置设置刀具编号、类型和刀具补偿等参数。③轴参设置设置和查看坐标轴参数。④工件坐标设置设置