数控机床应用技术5

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 日本,FANUC,数控系统,5.1 FANUC,数控系统概述,5.2 FANUC 0,系统的配置,5.3 FANUC 0i,系列配置,5.1 FANUC,数控系统概述,5.1.1,FANUC,数控系统特点与系列,5.1.2,FANUC,数控系统基本构成,一、特点,系统在设计中大量采用模块化结构。,具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。其工作环境温度为,0,45,，相对湿度为,75,。,有较完善的保护措施。,FANUC,对自身的系统采用比较好的保护电路。,FANUC,系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能。,提供大量丰富的,PMC,信号和,PMC,功能指令。,具有很强的,DNC,功能。系统提供串行,RS232C,传输接口，使通用计算机,PC,和机床之间的数据传输能方便、可靠地进行，从而实现高速的,DNC,操作。,提供丰富的维修报警和诊断功能。,FANUC,维修手册为用户提供了大量的报警信息，并且以不同的类别进行分类。,二、主要系列,高可靠性的,PowerMate,0,系列,普及型,CNC 0D,系列,全功能型的,0C,系列,高性能价格比的,0i,系列,具有网络功能的超小型、超薄型,CNC 16i/18i,21i,系列,5.1.2 FANUC,数控系统基本构成,FANUC 6,系列,FANUC 0,系列,FANUC 0i,系列,FANUC 6,系列,FANUC 6,系列属于早年的产品，现在已不再生产，但在十几年前产的有些数控机床上仍然使用。,结构框图,FANUC 0,系列,FANUC 0,系统由数控单元本体，主轴和进给伺服单元以及相应的主轴电机和进给电机，,CRT,显示器、系统操作面板、机床操作面板，附加的输入输出接口板,(B2),，电池盒，手摇脉冲发生器等部件组成。,FANUC 0,系统的,CNC,单元为大板结构。,基本配置有主印制电路板,(PCB),、存储器板、图形显示板、可编程机床控制器板,(PMCM),、伺服轴控制板、输入输出接口板、子,CPU(,中央处理器,),板、扩展的轴控制板、数控单元电源和,DNC,控制板。各板插在主印制电路板上，与,CPU,的总线相连。,FANUC 0,系统数控单元的组成,主印制电路板,(PCB),数控单元电源,图形显示板,PMC,板,(PMCM),基本轴控制板,(AXE),输入输出接口,存储器板,子,CPU,板,扩展轴控制板,(AXS),扩展轴控制板,(AXA),扩展的输入输出接口,结构框图,FANUC 0i,系列,FANUC 0i,系统由主板和,I,O,两个模块构成。,主板模块包括主,CPU,、内存、,PMC,控制、,I,O Link,控制、伺服控制、主轴控制、内存卡,I,F,、,LED,显示等；,I,O,模块包括电源、,I,O,接口、通信接口、,MDI,控制、显示控制、手摇脉冲发生器控制和高速串行总线等。,5.2 FANUC 0,系统的配置,5.2.1,控制单元的连接,5.2.2,伺服系统的基本配置,5.2.1,控制单元的连接,FANUC 0,系统连接图,FANUC 0,功能板连接图,FANUC 0,内置,I,O,接口图,FANUC 0,系统连接图,M184,M199,为轴控制板上的插座编号，其中,M184,、,M187,、,M194,、,M197,为控制器指令输出端；,M185,、,M188,、,M195,、,M198,是内装型脉冲编码器输入端，在半闭环伺服系统中为速度位置反馈，在全闭环伺服系统中作为速度反馈；,M186,、,M189,、,M196,、,M199,只作为在全闭环伺服系统中的位置反馈，可以接分离型脉冲编码器或光栅尺。,H20,表示,20,针,HONDA,插头，,M,表示“针”，,F,表示“孔”。如果选用绝对编码器，,CPA9,端接相应电池盒。,FANUC 0,功能板连接图,存储器板存放工件程序、偏移量和系统参数，系统断电后由电池单元供电保存。同时连接着显示器、,MDI,单元、第一手摇脉冲发生器、串行通信接口、主轴控制器和主轴位置编码器、电池等单元。,在电源单元中，,CP15,为,24V DC,输出端，供显示单元使用，,BN6,F,为,6,针棕色插头；,CP1,是单相,AC220 V,输入端，,BK3,F,为,3,针黑色插头；,CP3,接电源开关电路；,CP2,为,AC220 V,输入端，可以接冷却风扇或其他需要,AC220 V,设备。,FANUC 0,内置,I,O,接口图,内置,I,O,接口图,:,其中,M1,、,M18,为,I/O,输入插座，共计,80,个,I/O,输入点；,M2,、,M19,为,I,O,输出插座，共计,56,个,I,O,输出点；,M20,包括,24,个,I,O,输入点和,16,个,I,O,输出点。这些,I,O,点可以用于强电柜中的中间继电器控制，机床控制面板的按钮和指示灯、行程开关等开关量控制。,5.2.2,伺服系统的基本配置,S,系列进给伺服系统的基本配置,S,系列主轴伺服系统的基本配置,数字伺服有关参数的设定,(1-1)1,轴型伺服单元的基本配置和连接方法,电缆,K1,为,NC,到伺服单元的指令电缆，,K2S,为脉冲编码器的位置反馈电缆，,K3,为,AC230/200 V,电源输入线，,K4,为伺服电机的动力线电缆，,K5,为伺服单元的,ACl00 V,制动电源电缆，,K6,为伺服单元到放电单元的电缆，,K7,为伺服单元到放电单元和伺服变压器的温度接点电缆。,QF,和,MCC,分别为伺服单元的电源输入断路器和主接触器，用于控制伺服单元电源的通和断。,伺服单元的接线端,T24,和,T25,之间有一个短路片，如果使用外接型放电单元，则应将它取下，并将伺服单元印刷电路板上的短路棒,S2,设置到,H,位置，反之则设置到,L,位置。,伺服单元的连接端,T41,和,T42,为放电单元和伺服变压器的温度接点串联后的输入点，上述两个接点断开时将产生过热报警。如果使用这对接点，应将伺服单元印刷电路板上的短路棒,S1,设置到,L,位置。,(1-2)2,轴型伺服单元的基本配置和连接方法,在,2,轴型伺服单元中，插座,CN1L,、,CN1M,、,CN1N,可分别用电缆,K1,和数控系统的轴控制板上的指令信号插座相连，而伺服单元中的动力线端子,T15L,，,6L,，,7L,和,T15M,，,6M,，,7M,以及,T15N,，,6N,，,7N,则应分别接到相应的伺服电机，从伺服电机的脉冲编码器返回的电缆也应一一对应地接到数控系统的轴控制板上的反馈信号插座,(,即,L,，,M,，,N,分别表示同一个轴,),。,(1-3),伺服系统结构简图,FANUC,的,CNC,与,Alpha,系列,2,轴交流驱动单元组成的伺服系统结构简图，伺服电机上的脉冲编码器作为位置检测元件也作为速度检测元件，它将检测信号反馈到,CNC,中，由,CNC,完成位置处理和速度处理。,CNC,将速度控制信号、速度反馈信号以及使能信号输出到伺服放大器的,JVBl,和,JVB2,端口。,(2-1)S,系列主轴伺服系统的连接图,K1,为从伺服变压器副边输出的,AC220 V,三相电源电缆，应接到主轴伺服单元的,U,，,V,，,W,和,C,端，输出到主轴电机的动力线，应与接线盒盖内面的指示相符。,K3,为从主轴伺服单元的端子,T1,上的,R0,，,S0,和,T0,输出到主轴风扇电机的动力线，应使风扇向外排风。,K4,为主轴电机的编码器反馈电缆，其中,PA,，,PB,，,RA,和,RB,用做速度反馈信号，,0H1,和,0H2,为电机温度接点，,SS,为屏蔽线。,K5,为从,NC,和,PMC,输出到主轴伺服单元的控制信号电缆，接到主轴伺服单元的,50,芯插座,CN1,。,(3),数字伺服有关参数的设定,一、,柔性齿轮比的设定,使用柔性齿轮比功能，脉冲编码器的脉冲数可以适应各种不同的传动机构。,具体的设定方法：,二、伺服电动机代码和自动设定以及伺服的优化,各个控制轴主要参数,初始设定位,(initial set bits),：,#1,位为,0,时进行参数自动设定。设定完成后，该位恢复为,1,。,电动机代码,(Motor ID No),：电动机的代码,(0,99),用于每种电动机。,AMR,：当使用,Alpha,系列电动机时，该值为,0,。,CMR2,指令倍乘比。,柔性齿轮比,n,m,：根据上述介绍的公式设定。,方向设定,Direction Set,：用于设定正确的电动机方向。,速度脉冲数,Velocity Pulse,：使用,A1pha,系列电动机时为,8192,819,。,位置脉冲数,Position pulse,：当系统为半闭环，,A1pha,系列电动机为,12 500,1 250,；当系统使用全闭环时，取决于反馈脉冲数转。,参考计数器,Ref,Counter,：用于参考点回零的计数器。,参考图,参考图,5.3 FANUC 0i,系列配置,5.3.1,控制单元的连接,5.3.2,伺服的连接,5.3.1,控制单元的连接,系统的电源,控制单元主板的连接,控制单元主板与串行主轴及伺服轴的连接,控制单元,I,O,板与显示单元的连接,控制单元,I,O,板内装,I,O,卡的连接,控制单元,I,0,板与,MDI,键盘、手摇脉冲发生器和,RS,232C,串行接口的连接,控制单元主板的连接图,控制单元主板与串行主轴及伺服轴的连接,控制单元,I,O,板与显示单元的连接图,控制单元,I,O,板内装,I,O,卡的连接图,控制单元,I,0,板与,MDI,键盘、手摇脉冲发生器和,RS232C,串行接口的连接图,系统的电源,系统输入电压为,DC24 V10,，电流约,7 A,。伺服和主轴电动机为,AC200 V(,不是,220 V,，其他系统如,0,系统，系统电源和伺服电源均为,AC200V),输入。这两个电源的通电及断电顺序是有要求的，不满足要求会出现报警或损坏驱动放大器。原则是要保证通电和断电都在,CNC,的控制之下。具体见下表。,FANUC 0i,系统接通电源和关断电源顺序表,电源接通顺序,1,机床电源（,200 V AC,）,2,通过,FANUC I,O Link,连接的从,I,O,设备，电源为,24 V DC,3,控制单元和,CRT,单元的电源（,24 V DC,）,电源关断顺序,1,通过,FANUC I,O Link,连接的从,I,O,设备，电源为,24 V DC,2,控制单元和,CRT,单元的电源（,24 V DC,）,3,机床电源（,200 V AC,）,5.3.2,伺服的连接,1,FANUC 0i,系列伺服模块型号及接口定义,2,FANUC 0i,系列主轴模块型号及接口定义。,（,1,）伺服模块的型号,（,2,）伺服模块各指示灯和接口信号的定义,（,1,）主轴模块的型号,（,2,）主轴模块各指示灯和接口信号的定义,主轴模块,伺服模块,伺服模块的型号,伺服模块的型号如下所示：,SVM /,伺服模块；,轴数，,1=1,轴伺服模块，,2=2,轴伺服模块，,3=3,轴伺服模块；,第一轴最大电流；,第二轴最大电流；,第三轴最大电流；,输入电压，“无字”,=200 V,，,HV=400 V,。,SVMl,12,伺服模块各指示灯和接口信号的定义,1),直流电源输入端。该接口与电源模块的输出端、主轴模块、伺服模块的自流输入端相连。,2)BATTERY,电池。该电池用于系统断电后，保存绝对型位置编码器的位置数据。,3)STATUS,表示,LED,状态。用于表示伺服模块所处的状态，出现异常时，显示相关的报警代码。,4)CX5X,绝对型位置编码器电池接口。一般地，与电池连接或在使用分离型电池盒时，与下,伺服模块地,CX5Y,连接。,5)CX5Y,绝对型位置编码器电池接口。一般地，在使用分离型电池盒时，与下,伺服模块地,CX5X,连接。,6)S1,S2,接口选择开关。,S1,为,A,型接口，,S2,为,B,型接口。,7)F224 V,电源