FANUCAI轮廓控制

1 FANUC Series 16 18 MC AI 輪廓控制功能輪廓控制功能 FANUC TAIWAN 技術部技術部 1998 7 22 1 概要概要 本功能主要目的是應用在高速 高精度加工 使用本功能可降低因進給率提升所 導致的加減速的延遲及伺服系統的延遲 並且可以減少加工形狀的誤差 此外 可以使用最大可預讀 40 個單節的補間前直線加減速 並且可做到橫跨多 單節的平滑加減速 因此可達到更加快速的加工 比起簡易高精度輪廓控制本功能有以下的變更 功能名稱由簡易高精度輪廓控制 變更為 AI 輪廓控制 變更緩衝單節數 5 個單節 40 個單節 追加依加速度做進給速度的箝制 變更重疊單節數 可由參數設定 2 規格規格 本功能在進入 AI 輪廓控制模式下有效 2 1 指令格式指令格式 G05 1 Q Q1 AI 輪廓控制模式 ON Q0 AI 輪廓控制模式 OFF 注意注意 1 G05 1 必須在單獨的單節下指令 2 AI 輪廓控制模式也可用 reset 解除 2 2 AI 輪廓控制模式中有效的功能輪廓控制模式中有效的功能 1 預讀補間前直線加減速 預讀最大 40 個單節 2 自動轉角減速 3 依加速度做進給速度的箝制 4 依圓弧半徑做進給速度的箝制 5 單節重疊 通常 5 個單節 透過參數設定最大達到 40 個單節 6 先行 feed forward 2 2 3 預讀補間前直線加減速預讀補間前直線加減速 當切削進給指令為每分鐘進給時 最大可預讀 40 個單節來執行補間前直 線加減速 也就是可將直線型加減速用在指令速度上 補間後直線加減速是加減 速被用在補間資料因此補間資料會受加減速而改變 而補間前直線加減速是加減 速被用在補間前進給速度資料因此補間資料不受加減速而改變 所以補間資料可 以確保總是依照指令的直線或曲線來做加工 這樣子就可以消除因加減速的延遲 而導致形狀誤差 減速例 當一個單節被執行時為了確保達到那個單節的指令速度 在前一個單節就開始減 速 從速度 F3 減速到速度 F2 必須從 Point1 就開始減速 從速度 F2 減速到速度 F1 必須從 Point2 就開始減速 最大可預讀 40 個單節因此可做橫跨多單節的減速 補間後 加減速 補間前直 線加減速 進給速度 計算 補間計算伺服控制 直線補間 圓弧補間等 分配 脈衝 指令 速度 3 加速例 為了達到那個單節的指令速度 在單節執行時就開始加速 2 4 自動轉角減速自動轉角減速 單節間的各軸速度差超過設定值 參數 N0 1783 時 以實際的速度差及容許速度 差的比最大的軸為基準 轉角的速度依下列來做計算進給率降低至前一個單節的 計算值 以指令速度 F 移動時各軸的速度變化 Vx Vy 和參數 N0 1783 的設定值 Vprm x Vprm y 做比較 任一軸的速度變化超過參數的設定值時 在轉角處會減速至所要的進給速度 Fc 例如從 X 軸的移動方向變成 Y 軸的移動方向也就是改變 90 度刀具移動方向時 如果指令進給速度是 1000mm min 容許速度差 參數 N0 1783 設定為 500mm min 將減速為下圖所示 4 5 2 5 依加速度做進給速度的箝制依加速度做進給速度的箝制 以下圖為例連續微小的直線所形成的曲線的場合 各轉角處的各軸的速度差並不 大 因此依速度差來減速並沒有效 可是連續的小速度差以全體來說每軸會產生 大的加速度 這樣的場合為了降低過大的加速度所產生的機械震動及加工誤差便 加以減速 減速的速度依下式求得 每軸的加速度在全軸相關所設定的容許加速 度以下來設定進給速度 容許加速度是由最大切削進給速度 參數 No 1432 及到達所要速度的時間 參數 No 1785 來設定 減速速度在每個轉角可以求得 實際的進給速度是從那一單節的起點所求得的減 速速度及終點所求得的減速速度中比較小的為實際的進給速度 例 以下的例子在 N2 N4 及 N6 N8 的加速度 速度圖的虛線的傾斜度 過大而 減速 6 2 6 依圓弧半徑做進給速度的箝制依圓弧半徑做進給速度的箝制 圓弧單節的加速度要在容許值以下 從圓弧半徑 R 時的容許最大速度 V 參數設 定值 程式指令半徑 r 的圓弧所對應的容許最大速度 v 可由下列計算 若指令進 給速度超過速度 v 時會自動用速度 v 來箝制 半徑 r 的圓弧所對應的容許最大速度 v 可由下式計算求得 注意注意 容許最大速度 v 隨指令圓弧半徑 r 的縮小而降低 為了不要太低在 參數 N0 1732 依圓弧半徑做進給速度的箝制的下限值 以下時 可 設定容許最大速度 v 參數 N0 1732 7 2 7 快速進給快速進給 快速進給是以補間前加減速來做加減速 及移動以直線補間型來做定位 加減速 可任選直線型或鐘型 移動時的速度及補間前加減速的加速度可依下列所示求 得 1 移動時的速度 移動軸中以下式的最小值作為移動時的速度 2 補間前直線加減速的加速度 直線型的場合 移動軸中以下式的最小值作為補間前直線加減速的加速度 鐘型的場合 以上述加速度求得的速度 上式最小值的軸的參數 N0 1621 每軸的快速進給鐘 型加減速時間常數 設定的時間常數 8 移動時的速度 F 以直線加減速考慮的加速度 A 鐘型加減速的時間常數 T 加減速 的所需時間如下 加減速的所需時間 F A 直線型 F A T 鐘型 注意注意 1 快速進給單節間的重疊無效 2 使用鐘型加減速時需要快速進給鐘型加減速的選擇功能 9 2 8 Involute 補間補間 Involute 補間自動速度控制可以自動對指令進給速度做調整 經由下列二種方法 在 Involute 補間中可達到高精度加工及良好的切削面 1 刀具徑補正內側補正時的調整率 2 基礎圓近旁的調整率 2 8 1 刀具徑補正內側補正時的調整率刀具徑補正內側補正時的調整率 在標準的 Involute 補間模式使用刀具徑補正 C 時 通常的控制是將刀具中心路 徑的切線方向速度設定為指令速度 這樣的話實際的切削速度亦即程式指令路徑 上的刀具外周部 切削點 的速度隨著 Involute 曲線的曲率不斷的變化而變化 特別是當刀具徑補正在 Involute 曲線的內側時 刀具愈靠近基礎圓時實際的切削 速度要比指令的切削速度來得大 為了要達到平滑的加工 實際的切削速度要被 控制到與指令的切削速度一樣 本功能依照 Involute 曲線尤其是內側補正時在 Involute 補間中不斷變化的曲率而計算調整率的值 然後就可控制實際的切削速 度亦即曲線上切削點的切線方向速度 這樣實際的切削速度就可和指令的進給速 度一樣 調整率的值計算如下 Rcp 通過刀具中心的 Involute 曲線上刀具中心點的曲率半徑 Rofs 刀具半徑 10 2 8 2 基礎圓近旁的調整率基礎圓近旁的調整率 基礎圓近旁 Involute 曲線的曲率變化比較大 如果在這區域以指令進給速度做切 削 刀具會承受大的負荷而無法產生良好的切削面 本功能在基礎圓近旁 Involute 曲線的曲率變化比較大的區域時 刀具的移動會依照參數的設定來自動 減速以降低刀具的負荷而得到良好的切削面 切削點的曲率半徑在參數 Rlmt1 Rlmt5 指定的範圍內時 調整率使用如下 當 Rlmt1 Rcp Rofs Rlmt2 當 Rlmt2 Rcp Rofs Rlmt3 當 Rlmt3 Rcp Rofs Rlmt4 當 Rlmt4 Rcp Rofs Rlmt5 Rlmt1 Rlmt5 在參數 5611 5615 設定 OVR2 OVR5 在參數 5616 5619 設定 下圖的 OVRlo 是在 Involute 補間中調整率的下限值由參數 5620 來設定 此外 Rcp Rofs 在內側補正時為 Rcp Rofs 在外側補正時為 Rcp Rofs 11 如果調整率計算值結果在參數設定的下限值之下時 調整率會箝制為下限值 注意注意 1 基礎圓近旁的調整率有效時刀具徑補正內側補正時的調整率無 效 此二種調整率無法同時有效 2 基礎圓中心到起始點的距離及基礎圓中心到終點的距離相同 真 圓 時便成為圓弧補間 因此自動調整率無效 3 有終點誤差時無法保證進給速度 4 有終點誤差時 補間前加減速需要的距離有時無法正確求得這時 會產生警示 242 5 其他限制事項請參閱操作說明書 2 9 規格一覽表規格一覽表 軸控制 有效 無效 名 稱功 能 控制軸數3 軸 8 軸 4 軸 8 軸使用時需要控制軸數擴張的選擇功能 同時控制軸數最大 6 軸 同時控制軸數 3 軸以上時 需要同時控制軸數擴張的 選擇功能 軸名稱基本 3 軸 X Y Z 固定 其他軸 U V W A B C 任意 最小設定單位0 001mm 0 001 deg 0 0001 inch 設定單位 1 100 0001mm 0 0001 deg 0 00001 inch 需要設定單位 1 10 的選擇功能 無法使用各軸設定單位 1 10 英制 公制切換 G20 G21 需要英制 公制切換的選擇功能 註 1 補間功能 有效 無效 名 稱功 能 定位 G00 直線補間型定位 單一方向定位 G60 正確停止 G09 正確停止模式 G61 攻牙模式 G63 自動轉角速度調整率 G62 直線補間 G01 圓弧補間 G02 G03 多象限可能 Helical 補間 G02 G03 圓弧補間 最大 4 軸直線補間 有 Helical 補間的選擇功能時最大 2 軸直線補間 有 Helical 補間 B 的選擇功能時最大 4 軸直線補間此外 進給速度的指令也包含 Helical 軸的速度 12 渦卷補間 圓錐補間 G02 G03 需要渦卷補間 圓錐補間的選擇功能 Involute 補間 G02 2 G03 2 需要 Involute 補間的選擇功能 指數函數補間 G02 3 G03 3 暫停 G04 每秒暫停或每迴轉數暫停 每迴轉數暫停需要螺紋切削及同期進給的的選擇 功能 極座標補間 G12 1 G13 1 圓柱補間 G07 1 螺紋切削 同期進給 G33 跳躍功能 G31 註 1 高速跳躍功能 G31 需要高速跳躍功能的選擇功能 註 1 多段跳躍功能 G31 Px 需要多段跳躍功能的選擇功能 註 1 原點復歸 G28 原點沒確立時會產生警示 90 註 1 原點復歸檢查 G27 註 1 第 2 3 4 原點復歸 G30 第 3 4 原點復歸時需要選擇功能 註 1 浮動原點復歸 G30 1 需要浮動原點復歸的選擇功能 註 1 固定循環 G73 G89 需要固定循環的選擇功能 註 1 剛性攻牙 需要剛性攻牙的選擇功能 註 1 起始點位準復歸 G98 R 點位準復歸 G99 註 1 法線方向控制 G41 1 G42 1 連續 Dressing Infeed 控制 G161 Index table indexing 功 能 高速循環加工 G05 絕對指令 G90 增量指令 G91 進給功能 有效 無效 名 稱功 能 最大 240mm min 0 001mm 快速進給速度 最大 100mm min 0 0001mm 13 快速進給速度調整率F0 25 50 100 1 快速進給速度調整率0 100 每分進給 G94 每迴轉進給 G95 快速進給鐘型加減速 切削進給補間前直線加減 速 最大預讀 40 個單節 進給速度調整率0 254 第二進給速度調整率 F1 位數進給 Inverse time 進給 G93 需要 Inverse time 進給的選擇功能 外部減速 需要外部減速的選擇功能 程式輸入 有效 無效 名 稱功 能 平面選擇 G17 G18 G19 局部座標系 G52 需要工件座標系的選擇功能 註 1 機械座標系 G53 需要工件座標系的選擇功能 註 1 工件座標系 G54 59 G54 1Pxx 需要工件座標系的選擇功能 需要工件座標系組數追加的選擇功能 工件座標系 G92 註 1 預設工件座標系 G92 1 需要預設工件座標系的選擇功能 註 1 可程式資料輸入 G10 刀具補正量工件原點補正量可以只用參數變更 需要可程式資料輸入的選擇功能 註 1 Custom macro B 需要 Custom macro B 的選擇功能 插入型 Custom macro 可程式鏡像 G51 1 需要可程式鏡像的選擇功能 比例縮放 G51 需要比例縮放的選擇功能 座標迴轉 G68 需要座標迴轉的選擇功能 3 次元座標變換 G68 刀具補正功能 有效 無效 名 稱功 能 刀具徑補正 C G40 G41 G42 需要刀具徑補正 C 的選擇功能 刀具長補正 G43 G44 G49 其他 有效 無效 名 稱功 能 開始 暫停 14 Dry run 單節執行 Interlock 機械鎖定 各軸機械鎖定訊號 MLK1 MLK8 on off 時 有進行機械鎖定的軸加減速無效 控制 in out 選擇性單節跳躍 n 需要選擇性單節跳躍的選擇功能 輔助功能 Mxxxx 只能輸出功能 code 訊號及功能 strobe 訊號 主軸功能 Sxxxx 刀具功能 Txxxx 只能輸出功能 code 訊號及功能 strobe 訊號 第二輔助功能 Bxxxx 需要第二輔助功能的選擇功能 只能輸出功能 code 及功能 strobe 訊號 簡易同期控制 需要簡易同期控制的選擇功能 但是不可做同期與否的切換 程式再開始 Retrace 功能 刀具壽命管理 Macro executor 執行巨集 MDI 運轉 手動介入 進行手動介入的場合再開始時必須回到介入時的 座標位置若沒回到原來的位置會產生警示 5114 註 1 無法預讀多單節 2 10 進入進入 AI 輪廓控制功能模式的條件輪廓控制功能模式的條件 G05 1 Q1 指令時的 modal 資料如下表所示 如果這些條件沒有滿足的話會發生 PS5111 的警示 G code意義 G00 G01 G02 G03 定位 直線補間 圓弧補間 CW 圓弧補間 CCW G13 1極座標補間取消模式 G15極座標指令取消 G25主軸速度變動檢出 OFF G40刀具徑補正取消 G40 1法線方向控制取消模式 G49刀具長補正取消 G50比例縮放取消 G50 1可程式鏡像取消 G64切削模式 G67Macro modal 呼叫取消 G69座標旋轉取消 15 G80固定循環取消 G94每分鐘進給 G97周速一定控制取消 G160Infeed 控制功能取消 3 參數參數 3 1 AI 輪廓控制功能模式中的補間前直線加減速輪廓控制功能模式中的補間前直線加減速 1770補間前直線加減速中的最大加工速度 資料型式 2 字型 資料單位 資料範圍 資料範圍 設定單位資料單位 IS A IS BIS C 公制的機械1mm min6 2400006 100000 英制的機械0 1inch min6 96006 4800 本參數設定補間前直線加減速中的最大加工速度 設定補間前直線加減速的加速度用參數 1 1771達到補間前直線加減速中的最大加工速度所要時間 時間常數 資料型式 字型 資料單位 1msec 資料範圍 0 4000 本參數設定達到參數 1 所設定的速度所要的時間 時間常數 設定補間前直線加減速的加速度用參數 2 注意注意 1 當參數 1770 或 1771 設定為 0 時 補間前直線加減速無效 2 請設定 參數 1770 參數 1771 5 以上的值 1784補間前直線加減速中的過行程警示發生時的速度 資料型式 字型 資料單位 設定單位資料單位資料範圍 Comment FA1 頁 16 16 資料範圍 IS A IS BIS C 公制的機械1mm min6 150006 12000 英制的機械0 1inch min6 60006 4800 本參數設定補間前直線加減速中過行程警示發生時的速度 如果補間前直線加減 速中過行程警示發生時 移動會在警示發生後減速停止 因此刀具多走的一段行 程就等於減速時所走的距離 多走的行程會隨警示發生時的進給速度而變化 而 這段多走的行程可藉由當過行程警示發生時事先減速到在參數 1784 所設定的 速度而降低 在這情況下減速被執行以致當過行程警示發生時進給速度不會超過 參數所設定的速度 因此減速也可提早完成 在完成減速後進給速度被設定為參 數所設定的速度 注意注意 本參數在快速進給單節無效 如果滿足下列條件減速會被執行 各軸到儲存 行程極限的 距離 從現在的速度 切線方向的進 給速度 減速到參數 1784 設 定的速度所需要的距離 此外過行程距離可表示如下 F 補間前直線加減速中的最大加工速度 參數 1770 T 達到補間前直線加減速中的最大加工速度所要時間 參數 1771 Fot 補間前直線加減速中的過行程警示發生時的速度 參數 1784 FIX 小數點以下捨去 注意注意 1 設定為 0 時上述控制不被執行 2 當行程檢查無效時上述控制也無效 3 上述控制只在儲存行程檢查 1 有效 3 2 AI 輪廓控制功能模式中的自動轉角減速輪廓控制功能模式中的自動轉角減速 1783依速度差轉角減速功能的各軸容許速度差 補間前加減速用 資料型式 字軸型 資料單位 資料範圍 資料範圍 設定單位資料單位 IS A IS BIS C 公制的機械1mm min6 150006 12000 英制的機械0 1inch min6 60006 4800 17 迴轉軸1deg min6 150006 12000 本參數設定當使用補間前加減速時依速度差自動轉角減速功能的各軸容許速度 差 3 3 依加速度做進給速度的箝制依加速度做進給速度的箝制 1785依加速度做進給速度的箝制中決定容許加速度的參數 資料型式 字軸型 資料單位 1msec 資料範圍 0 32767 依加速度做進給速度的箝制時為了決定容許加速度 設定達到最大切削進給速度 所要的時間 最大切削進給速度及本參數所設定的資料可得到容許加速度 最大切削進給速度 的參數使用 No 1432 AI 輪廓控制模式中的最大切削進給速度 3 4 AI 輪廓控制模式中的依圓弧半徑做進給速度的箝制輪廓控制模式中的依圓弧半徑做進給速度的箝制 1731對應於進給速度上限值的圓弧半徑值 資料型式 2 字型 資料單位 設定單位IS AIS BIS C單 位 公制的機械0 010 0010 0001mm 英制的機械0 0010 00010 00001inch 資料範圍 1000 99999999 本參數設定對應於參數 1730 所設定的進給速度上限值的圓弧半徑值 1730圓弧半徑 R 時的進給速度上限值 資料型式 字型 資料單位 資料範圍 資料範圍 設定單位資料單位 IS A IS BIS C 公制的機械1mm min8 150008 12000 英制的機械0 1inch min8 60008 4800 本參數設定參數 1731 所設定的圓弧半徑時的進給速度上限值 18 1732依圓弧半徑做進給速度的箝制的下限值 RVmin 資料型式 字型 資料單位 資料範圍 資料範圍 設定單位資料單位 IS A IS BIS C 公制的機械1mm min8 150008 12000 英制的機械0 1inch min8 60008 4800 當使用依圓弧半徑做進給速度的箝制功能時 進給速度上限值隨圓弧半徑縮小而 降低 進給速度上限值在依圓弧半徑做進給速度的箝制的下限值 Rvmin 之下時 進給速度上限值被設定為 Rvmin 3 5 Involute 補間補間 5611基礎圓近旁調整率 1 開始時的切削點的曲率半徑 Rlmt1 5612基礎圓近旁調整率 2 開始時的切削點的曲率半徑 Rlmt2 5613基礎圓近旁調整率 3 開始時的切削點的曲率半徑 Rlmt3 5614基礎圓近旁調整率 4 開始時的切削點的曲率半徑 Rlmt4 5615基礎圓近旁調整率 5 開始時的切削點的曲率半徑 Rlmt5 資料型式 2 字型 資料單位 設定單位IS AIS BIS C單 位 公制輸入0 010 0010 0001mm 英制輸入0 0010 00010 00001inch 資料範圍 0 99999999 5616基礎圓近旁調整率 2 開始時的切削點的曲率半徑 OVR2 5617基礎圓近旁調整率 3 開始時的切削點的曲率半徑 OVR3 5618基礎圓近旁調整率 4 開始時的切削點的曲率半徑 OVR4 5619基礎圓近旁調整率 5 開始時的切削點的曲率半徑 OVR5 資料型式 Byte 型 19 資料單位 1 資料範圍 0 100 基礎圓近旁的調整率如下圖的 Rlmt1 Rlmt5 OVR2 OVR5 來設定 曲率半徑值 Rlmt1 Rlmt5 及調整率值 OVR2 OVR5 的大小關係必須如下所示 沒有滿足這樣的關係時基礎圓近旁的調整率無效 Rlmt1 Rlmt2 Rlmt3 Rlmt4 Rlmt5 0 100 OVR2 OVR2 OVR2 OVR2 0 Involute 補間中調整率的下限值 OVRlo 設定為 0 時 刀具徑補正內側補正時的 調整率及基礎圓近旁的調整率無效 3 6 其他其他 1422AI 輪廓控制的切削進給的上限速度 資料型式 2 字型 資料單位 資料範圍 資料範圍 設定單位資料單位 IS A IS BIS C 公制的機械1mm min6 2400006 100000 英制的機械0 1inch min6 960006 48000 本參數設定 AI 輪廓控制的切削進給的上限速度 1432AI 輪廓控制模式中的最大切削進給速度 各軸 資料型式 2 字軸型 資料單位 資料範圍 資料範圍 設定單位資料單位 IS A IS BIS C 公制的機械1mm min0 2400000 100000 英制的機械0 1inch min0 960000 48000 迴轉軸1deg min0 2400000 100000 本參數設定 AI 輪廓控制模式中各軸的最大切削進給速度 7 6 5 4 3 2 1 0 20 1603RBL 資料型式 Bit 型 RBL AI 輪廓控制模式中快速進給的加減速 0 直線型加減速 1 鐘型加減速 1621各軸快速進給的鐘型加減速時間常數 資料型式 字軸型 資料單位 1msec 資料範圍 0 512 下圖的 tb 由各軸設定 當設定值為 0 時為直線型加減速 7061單節重疊的次數 資料型式 字軸型 資料單位 1msec 資料範圍 0 40 本參數設定在使用多單節重疊時最大的重疊單節數 當設定值為 0 時重疊單節數 為 5 個單節 3 7 一般模式一般模式 先行控制模式先行控制模式 AI 輪廓控制模式的參數號碼對照表輪廓控制模式的參數號碼對照表 1 補間前直線加減速關係 參數號碼參數內容 一般先行控制AI 輪廓控制 21 加減速型式 A 型 B 型 FWB 1602 0無 加速度設定參數 116301770 加速度設定參數 216311771 過行程警示發生時的速度1784 2 自動轉角減速 參數號碼參數內容 一般先行控制AI 輪廓控制 自動轉角減速判定方法 角度 速度差 CSD 1602 4無 下限速度 依角度控制 17781777無 判定角度 依角度控制 17401779無 全軸容許速度差 依速度差控制 1780無 各軸容許速度差 依速度差控制 1783 3 依加速度做進給速度的箝制 參數號碼參數內容 一般先行控制AI 輪廓控制 決定容許加速度的參數無1785 4 依圓弧半徑做進給速度的箝制 參數號碼參數內容 一般先行控制AI 輪廓控制 對應進給速度上限值的圓弧半徑1731 圓弧半徑 R 時的進給速度上限值1730 箝制速度的下限值1732 5 Involute 補間關係 參數號碼參數內容 一般先行控制AI 輪廓控制 初期角度誤差界限值5610 基礎圓近旁調整率 曲率半徑無5