数控新技术课件

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4.1FANUC系统新功能4.1.1控制轴

1、控制轨迹数（ControlledPath）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（ControlledAxes）CNC控制的进给伺服轴总数/每一轨迹。

3、联动控制轴数（SimultaneouslyControlledAxes）每一轨迹同时插补的进给伺服轴数。

4、PMC控制轴（AxiscontrolbyPMC）由PMC（可编程机床控制器）控制的进给伺服轴。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（CfAxisControl）（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（Cscontouringcontrol）（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②圆柱插补指令：G07.1

G07.1IPr

为启动圆柱插补方式，

G07.1IP0

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主轴同步控制功能3.多边形车削：G51.2(G251)建立G50.1(G250)取消4.假想轴插补：G07G07α0;假想轴插补设置G07α1;假想轴插补取消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_2.指数插补：G02.3,G03.3G02.3X_Y_Z_i_j_K_R_F_Q_G02.3X_Y_Z_I_J_K_R_F_Q_;正转ω=0G03.3X_Y_Z_I_J_K_R_F_Q_;反转ω=1X直线轴A旋转轴△X△AIJAr3.三维圆弧插补：G02.4,G03.4G02.4XX1YY1ZZ1αα1ββ1；XX2YY2ZZ1αα2ββ2；

α，β：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,Z1XYZ4.1.4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G05P10000；AI纳米高精度轮廓控制运行开始···G05P0；AI纳米高精度轮廓控制运行关断高速远程缓冲A、BG05P01；高速加工开始···G05P00；高速加工结束高速线性插补G05P2；高速线性插补开始···G05P0；高速线性插补结束高速循环加工G05P10○○○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G05.1Q2X0Y0Z0;光顺插补模式开始G05.1Q0;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3.非均匀有理B样条插补NURBS：G06.2G05P10000;…G06.2P_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_;G01…G05P0（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Ⅰ）G43.4H

;G49;3.三维刀轴中心点控制（类型Ⅱ）G43.5I

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G41Xp

Yp

Zp

I

J

K

D_;G40;10.砂轮磨损补偿G41P1;G41Pn、D0、D40;G41P2;G41P3;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Ⅰ）G43.4H

;G49;3.三维刀轴中心点控制（类型Ⅱ）G43.5I

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G41Xp

Yp

Zp

I

J

K

D_;G40;10.砂轮磨损补偿G41P1;G41Pn、D0、D40;G41P2;G41P3;HRV---HighResponseVector①速度环比例项高速处理功能，达到高增益；②消振滤波器；③精细加/减速、增益功能；④预读、前馈功能，提高跟踪性能；⑤位置增益功能，伺服与指令延迟小；⑥高精度电流检测，减小电流环控制延迟。好处：①减小死区电流，发热少；②低速、中速扭矩特性改善；③高速区电流延迟减小。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g3.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1.8×1×2.25m，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12000～18000r/min，功率4～50kW。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。