FANUC系统数控机床操作实训指导书.docx

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FANUC系统数控机床操作实训指导书

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培训目的与要求

一、了解数控铣床的工作根本原理，以用与操作密切相关的机床根本结构和组成作用；通过熟悉一套FANUC系统，通过不同系统的比拟，到达触类旁通作用。

二、熟悉控制的操作方法，充分了解控制器各开关功能与操作方法。

三、掌握数控设备输入装置，学会输入加工程序方法，并且掌握文件的编辑、修正、调试以及模拟预演方法。

四、掌握加工过程的根本方法和技巧，养成加工操作过程中的良好习惯，对典型试件进行加工，了解数控的加工工艺以及影响加工零件的质量、加工效率等因素。

五、了解通过RS232C串口的DNC加工方式。

第一章数控设备的根本组成与作用

数控设备最主要的局部分为四大局部：

输入装置、数控系统、伺服系统和机床本体。

1、输入装置的作用将各个指令按照人的意愿通过一定的规那么输入到机床的指定贮存器或缓冲区，从输入的代码的方式来看，输入装置与输入的方法有关，大致可分为三种方式：

⑴控制介质输入控制介质就是将各指令代码的数控信息，利用一些能进行信息交换的物质载体，通常有穿孔纸带、磁带、磁盘等，相应的输入装置是光电阅读机、录音机、磁盘驱动器等。

随着计算机的普及，使用这种方式逐步减少。

⑵手工输入利用操作面板上的键盘〔也有利用插口联接计算机普通键盘，如典型的华中世纪星控制系统等〕，显示屏和一些修改、编辑工具键，输入控制机床和刀具运动各个指令、代码等。

这种方式主要有以下形式：

①手动数据输入〔MDI，ManualDataInput〕，即通过机床面板上的键盘，将所需的数控程序指令逐句输入到系统的暂贮存器中，这种方法一般只适用于较为简短的程序，在执行后程序自动消除，不能重复使用，但有些程序中最终的指令可以利用指令的模态功能，重新用一些开关恢复。

通常MDI方法，在机床开机后，在需要对刀时，首先要将主轴先运行，比方输入时无需编制程序的程序号；有时，由于程序编制的指令不能满足生产需要时，这时利用MDI输入的特点，进行简单的修改，比方在执行DNC加工，加工程序很长，可达20～40兆字节，由于有的自动编程系统的后处理产生的数据可能冷却指令用M07，而可转位刀具的加工条件需要使用气冷方式，即要执行M08指令，中断加工来修改程序就有可能带来很大的不便，或者浪费许多时间，这时就可以利用单节功能暂停加工，将操作功能键切换到MDI方式，只要输入M08并执行，就可以完成程序执行的修改。

手动方式的输入主要用于临时程序输入用。

②手工输入程序到系统存储器，利用程序的编程器，利用键盘输入数控指令和位置的数据，通过一些如粘贴、剪切、拷贝、复制、插入、删除等等文件编程工具，和计算机文件编辑方法相似进行编程的修改和编辑程序，这样的方式程序相当于计算机的文件格式，所以它也必须要有程序名，通常程序名用OXXXX程序号方式，在编辑程序前应先登录一个程序号〔名〕，在以后的加工过程随时可以屡次调用。

特别要强调，FANUC系统为用户提供自动存贮功能，而有些系统那么必须还要进行人工存贮，如我院的KND—200M系统的数控铣床，在程序输入完毕后，必须要按规定的键〔N*，*指1，2，3等等〕后，方可使数控程序存贮、编辑生效。

其他还有如通过人机对话的方式，选择不同的菜单，自动生成程序；图形交互自动编程，只需输入一些图纸，利用CAD软件自动生成；通过设定一些参数选择，配置上自动测量和数据处理，如英国雷尼绍公司的数据自动测量仿形系统等等。

在加工过程中，还可以手动操作或调整操作面板上一些开关、按钮等，如速度F、转速S的倍率开关，手动进给、快速移动的按钮等，实际上这些动作也对程序中的相关指令进行实时修改。

在这里，特别要提醒同学们，我国的现行中级工考证和数控大赛的要求仍按手工编制程序的加工方法为主。

③直接输入存储器，从自动编程机、其他计算机或网络上，将编制好的加工程序通过通信接口，用传输专用软件直接输入到数控系统中的存储器。

大致有两种方式，一种是输入到存储器，相当于代替了手工输入的烦琐工作，由于存储器的容量有限，一般只限于字节较少的程序输入，还可以利用这个特征，将机床重要资料等等输入到机床；另一种对于程序量很大情况下，上述的方式显然不能满足需要，这时可以利用DNC方式，只将输入的程序输入到数控系统的缓冲区中，实行边加工边输入，这个方式目前是数控加工行业主流加工方式。

2、数控系统相当于人的大脑，对各个指令进行处理与运算，再将这些结果自动编译成机械代码。

数控系统在有的教材或资料中称之为数控装置，它主要由硬件和软件组成，其中硬件有CPU、I/O接口、存储器等组成，软件主要有管理软件和控制软件，实际上它就是一台计算机，而且是一个特殊用途的计算机，数控系统的微机主要有二种：

①专用微机：

以专用微机、专用芯片，一般都是专有技术，最常见的是FANUC、MITSUBISUI和SIEMENS控制器，FANUC〔中文用法那科〕主要有FANUC0系统和1X系统。

FANUC-0C数控系统常用的有0T和0M系统，0T系列主要用于车削类机床，0M系列主要用于镗铣削类。

FANUCOMC、FANUC18MC、FANUC15MC、FANUC0i；MITSUBISUI〔三菱〕主要有MITSUBISUI；SIEMENS〔西门子系统〕主要有SIEMERIK802D，810、820T/M/G，840D/T等几种。

SIEMENS“T〞用于数控车削系统，“M〞用于镗铣类、“G〞用于磨床，“D〞用于全数字控制的数控系统。

常见的有SIEMERIK802D、SIEMERIK810和820T/M/G、SIEMERIK840D/T等。

②通用微机：

采用通用微机和通用芯片目前中国的华中的世纪星就是典型的PC-NC系统。

数控系统组成及流程如以下图所示：

程序存储有两种存放系统程序的EPROM和存放中间数据的RAM两局部，对用户关系较为密切的是程序的存储和缓冲区存储。

译码器的作用是将加工程序中各个指令和数据翻译成数控系统计算机可以识别和处理的格式，其中包括数据信息和控制信息。

数据处理器主要进行刀具和工件位置及相对位置、刀具半径补偿、刀具长度补偿和速度运算及处理。

插补运算在目前最主要也是最常见是直线插补和圆弧插补，在FANUC系统还提供了极坐标插补等等。

数控系统位置控制的任务就是通过各类的包括补偿修正等的控制元器件，进行对数控机床各坐标轴位置的控制，从这个意义上说，数控系统就是一种位置控制系统。

3、伺服系统就是机床的肌肉，操作与控制机床的各个运动，从而到达加工零件的目的，数控机床的伺服系统的作用主要有一、控制机床各轴的直线运动，形成了刀具与工作台的相对运动，实际上就是控制了工件或者刀具的位置移动以及运动速度，控制了切削进给运动，称为进给伺服系统；二、控制主动力轴的旋转运动，提供克服刀具切削工件的主动力，在车床里，工件作旋转运动，而在铣床那么是旋转刀具，实际上控制了刀具与工件的之间的相对运动，控制切削速度或切削力，称之为主轴伺服系统。

按切削运动的功能来区分第二种称为主运动，而第一种那么称为进给运动，在影响机床的生产效率的主要因素是提高主轴功率。

在数控设备中伺服系统是指机床移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，是将数控系统产生的脉冲控制量，经过伺服系统的放大电路功率放大作用，将弱电转变成可执行的强电，操作机床的各个运动，也是与普通设备最大区别之一，数控系统代替了人的大脑与思维，而伺服系统相当于代替了人的手工操作的动作，在目前最常用中高档数控设备中，为了保证机床的各个运动的快速反响和定们的准确，对其运动进行必要的测量与控制脉冲量的修正，在数控机床中很多位置还设定了检测系统，并将检测结果反响到控制系统中，通过一系列的控制管理软件，运算调整原有的控制量，再经伺服系统共同进行操纵机床的各个运动，实现了整个数控设备的闭环伺服系统的控制，应而数控设备的精度和速度等技术指标主要取决于伺服系统。

因此，数控机床的分类有时经常按其伺服系统分类，主要分成开环伺服系统、半闭环伺服系统、闭环伺服系统、混合环伺服系统四个大类。

开环伺服系统一般用于老设备改型、经济性或简易数控设备中、档次属于低档；半闭环伺服系统也只在开环伺服系统的根底上改良、根本上用于中低档数控设备；闭环伺服系统在目前情况下应用最广泛、最常见的数控设备中，一般用于中高档数控设备；而混合环伺服系统在目前因为精度较高、本钱较高和维护调试较为困难等等原因，根本上用于高档的数控设备中。

闭环伺服系统的工作原理如以下图所示

闭环伺服系统工作原理

比拟控制环节的作用，接收反响信号，并将此信号与数控系统发出的控制指令信号相比拟，当比拟时出现偏差，这个偏差在鉴相式伺服系统里表现为相位差，并将这个相位差功率放大，输入到并控制伺服系统的执行元件，使其向着消除偏差的方向运动，直到趋于零。

驱动控制单元主要的任务是将由将前方比拟控制环节来的控制模拟量，有时也称控制的脉冲量，经过一系列的放大电路，转化成强电流的信号，这个信号形式是执行元件所需的可执行信号，并将这些信号由控制中的各个管理软件输出到各个执行元件。

驱动装置是伺服系统的最重要的组成局部，也是伺服系统的执行元件，那么是由前方各个强电流信号，控制或开启相关的开关，操纵各个动力驱动，实现了可执行信号到机床的各个动作，实际上执行元件就是将可执行的信号转化成相应的机械位移量客观存在的作用就是把前端的已功率放大的电信号转变成所需的机械运动，这个机械运动直接反映在机床的刀具运动和工作台运动，由此实现了数控加工过程，因此数控加工工作的平稳性、均匀性以及运行精度与执行元件密切相关。

反响检测系统将机床的工作台的运行的实际位置以及速度等进行检测，并将这些结果以电平信号反响到比拟控制环节。

4、机床本体虽然像普通机床一样，也有主轴和工作台等，它是数控设备的骨胳，数控机床是机电一体化的典型代表，其结构虽然与普通机床有相似之处，除传统的普通机床改装成简易的数控机床外〔只在传统的机床配备数控系统〕，数控机床在加工精度、外表质量、生产效率以及使用寿命等方面远优于普通设备。

传统的普通设备比拟常见的问题有刚性缺乏、抗振性差、热变形在、滑动面的摩擦阻力大以及传动元件之间存在间隙等，而在数控机床里在这些方面得到很大的改良，在结构支承部件、主轴传动系统、进给传动系统、刀具系统以及辅助功能等部件的结构都有独特的设计。

因此数控设备是精密设备，机床的精度与结构更复杂，为了保证机床的加工和运动精度，在机床的的各处安装有测量与各类开关，所以在操作与使用数控设备过程，对机床的平安性一定要特别注意。

第二章FANUC系统操作面板

操作面板主要有：

操作机床的各个控制开关、功能的开关、与加工有关开关、数字与字符的键盘区和机床工件状态指示灯和报警指示灯。

下面一一作些介绍：

一、控制开关主要有：

⑴急停开关，控制机床的主液压马达开关，是数控的主动力马达，主要作用是翻开急停开关是开机时的一个过程，在操作过程失误或加工过程中出现异常需要紧急停止是按下此开关，切断机床的一切所有的各个开关，机床的任何移动和和主轴转动立即停止，机床在停止后需要重新工作和运动，必须重新翻开此开关后才能进行，由于此时的控制器CPU内存，驻留的一些命令可能是非常态或原有的缺省状态，所以在按下急停开关，机床必须要重新返回机床的机械零点，重复开机的过程，同样对于在加工程序中使用G92建立的坐标系时，需要重新加工，必须要将刀具移到指定的起刀点，重新建立工件坐标系；由于G54或G55~G59建立的坐标系将该坐标系的原点在机床机械坐标系的坐标值已输入到机床指令的位置中，即在软体开关的SET键下的坐标系菜单中，控制器会自动重新读入，这是G54和G55~G59与G92使用过程典型的区别。

⑵主轴转动控制开关，此开关共有三个：

正转、停止、反转，这些开关的使用，必须在机床的内存中已有主轴转动的指令后才能有效，一般情况，在机床开机后都应先将功能选择开关切换到MDI状态，输入如M03S500等命令并运行此命令，以后上述的三个开关按下后相当于执行M03、M05、M04指令，显然在MDI状态输入并执行如S500也可以，但只有这样的命令，主轴是不运转，只是将S500的指令驻留在内存，当以后执行碰到程序中的M03等指令，才会真正执行的主轴按S500运转的工作，应引起注意的：

在运行一个程序后，需要重新使用机械式碰数棒或寻边器〔既使是红外线寻边器也一样〕，光按下正转指令，主轴是按最后一次的S指令值执行，这样如果程序中的S指令值超过S300转时，可以肯定这样的操作会对寻边器造成损坏，尤其是机械式碰数棒，会将该棒中的弹簧在离心力的作用下拉长而损坏。

另外主轴的正转与数学中和指令中的旋转正方向的规定不同，主轴正转是顺时针方向，而后者是按逆时针为正。

⑶冷却开关，这个开关有的系统必须要有执行M07或M08指令后，才能起作用，有的系统设置可能无需M07和M08的执行而直接操纵冷却马达进行冷却液的输送，这个开关的设置方便了操作工在零件加工过程中暂时开停冷却液，进行必要的辅助工件，如在加工初期，需要观察刀具的首刀切削，进刀和切削或者走刀路线的动态；在执行程序时配合使用单段开关时，检查刀具的磨损状况，工件加工尺寸的检查，对于可转换刀片的刀具进行刀片的转动或更换等等。

⑷主轴松动和抓紧开关，此开关是反复开关，即按一次是松动主轴，再按那么是拉紧刀具的刀柄，以此类推。

此开关的作用在数控铣床和加工中心中用于手动换刀，它与指令无任何关联，所以在加工过程中严禁按此键，同样必须在主轴完全停止后，手握住刀具的刀柄后才能按此键。

有的操作系统换刀开关可能用其他形式，如用脚踏的方式，这种方式，往下踏脚时松开，当脚松开时，此开关在弹簧的作用下，自动恢复为刀具抓紧状态。

⑸工作灯开关，这个开关与常规的开关一样，开启工作灯为了能仔细观察工件的加工情况。

⑹有的系统还设置了铁屑自动卷送装置，这时要运转卷送机只需翻开此开关，此开关与⑶的冷却开关和⑸工作灯开关一般是机械式开关。

以上6个开关通常是控制机床的机械，开关直接与强电联接，而且这些开关的设置主要由机床的生产厂商自行设置，与控制器的核心相对独立，只需与控制器匹配就可，所以这类相关的线路故障主要是保险丝和过电保护开关。

二、功能开关

主要有两大类：

操作选择开关和软体功能开关。

⑴操作选择开关或者称为操作选择方式，它又分成两区，自动加工和手动方式。

上方的四个模式开关，主要与指令有关，都是通过指令的输入用于控制刀

具移动或机床其他动作，只要运行已输入的指令及程序，刀具和机床就可以自动执行。

因此这四个模式开关在有关资料上一般将这四个模式称为自动模式或AUTO方式。

而下方四个模式开关，刀具和机床执行的动作一般都还需要配合其他的一些开关，而这些开关还需要人工手动方式操作，所以这些模式通常称之为手动方式或MAN模式。

MODE的开关设置方式有按键式，如下图；也有不少机床采用旋钮开关，可能设置的次序也会有一定的改变。

这些开关有时用英文表示，但根据国际ISO标准的规定，很多控制器都采用ISO标准的符号，所以在熟悉这些开关的同时，有必要对ISO标准规定的一些符号进行熟悉，以便更好适应今后工作。

自动加工方式主要有EDIT、MEMORY、REMOTE、MDI方式，而手动方式主要有MANOU、JOG、XERORETURN、TEACH四种。

先介绍自动方式开关主要操作及其作用：

①EDIT或ISO符号中文的意义是编辑。

它是数控系统的编

辑器，其作用是用于编辑程序，将MODE切换到EDIT模式，这时可以对程序进行键盘输入、编辑、修改、贮存等等工作。

EDIT编辑器操作步骤：

i、先输入程序名，〔Oxxxx；〕，x为数字除第一个数字不能使用0外，其余都可以从0，1，2………，9。

这里提醒初学者，当输入的程序号不能执行或出现报警，可能是下面几个原因，机床的保护钥匙是否翻开；所输入的程序号是否有重复；存储器中的内存空间是否不够等。

ii、然后进行面板的程序输入、修改、存储等工作，由于控制器是由微机组成，微机的修改文件功能在编辑器中同样有效，如查找、替代、块复制、块剪切，为了方便输入程序，还可以用更换或叫变更ALTER，有INSERT插入，有光标往前删除字符和当前光标字符删除。

在FANUC系统中，用EOB键表示每段程序段的“；〞，当按下EOB后，编辑器自动换行并且自动编制下一段程序段号。

在每段程序输入时，指令与指令间无需输入空格，FANUC它能自动识别指令并将它们分开。

初学者在输入程序是时比拟容易出现可能少输入或多输入某个字符，比方需要输入G01X50Y100；犯错时可能输成G0150Y100；或G01XX50Y100；等方式，这时编辑器或在执行加工时肯定会出现报警。

通常在数控铣床加工时，程序输入的格式大体是：

O1234；

N0001G00G54G40G90〔G17G21〕X0Y0Z50；

N0005M03；

N0010M08；〔提醒一下，有的机床如台湾的数控机床根本上Ｍ０７是油冷或冷却液冷却，而Ｍ０８为气冷〕

N0015∷∷

∷∷

∷∷

N0090G00Z50；

N0095X0Y0；

N0100〔M09；〕

N0105〔M05；〕

N0110M30；

Z50必须要有，是加工过程的平安平面，只有在平安平面上才能使用G00指令，否那么建议使用G01，这是养成操作中的良好习惯。

例中括号的程序段可以省略。

在输入程序或编辑程序中，还可以用←↑↓→四个键进行移动光标，还可用双箭头上、下翻页检查及修改，由于FANUC系统设置的键有很高的灵敏性，当手按住某个键不放时，就可以连续移动光标，不象有的机床如我院的KND—200M系统的数控铣床，按键的作用必须是按一次、放一次才能使键起作用。

程序编制按上述编写的格式，认为加工程序的主程序，有时为了简化程序，编制还有子程序。

子程序的形式与主程序有所不同它根本格式为：

O8765；

N0010xxxxxxxx

N0015∷∷

∷∷

∷∷

N0050M99；

它可以没有坐标系指令、可以不区分编程方法〔绝对值编程或相对值也称增量值编程、没有主轴转速、不必再输入冷却指令，实际上这些指令都是模态指令，它们的格式输入在主程序中已表达，所以在子程序中就可以不必再输入；它的文件结尾是用M99，用于返回主程序，区别于主程序的格式；最后说明一下，子程序还可以调用其他的子程序。

子程序的编写还有根本的要求，在我院的数控系统子程序编写都是与主程序分开，而在华中世纪星的数控系统那么要求子程序必须接在主程序后面。

iii、FANUC系统将输入的程序自动存储在存储器中，大多的控制系统也有这样的功能，当程序输入完毕，数控系统就自动将所输入的程序自动保存，即使在停电的偶然原因，系统也保存已输入的程序，但有的系统还必须在输入程序后手动存储程序，可以知道如果停电或有些误操作，都存在可能输入程序或数据丧失，造成工作中的不必要损失。

②MEM或ISO符号MEM是英文MEMORY的缩写，中文的意义代

表记忆，MEM〔ory〕的作用利用已存储在存储器中的程序进行执行加工。

执行按存储器中的程序进行加工具体步骤：

i、先将所需的程序调入屏幕界面，调用程序的方法，可以在EDIT模式或MEM模式，将所需的程序名输入到屏幕上，如O2345并再按下↓，系统就会自动将该程序调入；

ii将光标移到要从何处开始加工的地方，一般情况下光标都应回到文件头，从程序的第一段开始加工，光标移动的具体方法，要充分利用FANUC优势，只需按住↑键不放，光标就会自动的很快地回到文件头，也可以按RESET〔复位开关〕，光标自动返回文件头。

iii、进行程序调试工作，由于数控加工是自动执行所编制的程序，加工的正确与否，直接影响加工的工件的正确性。

错误的程序除了程序本身包括一些逻辑问题时，机床会自动报警而停止执行外，错误的程序导致的加工结果主要一是加工工件结果错误；二是严重的错误导致撞刀，使刀具或工件损坏。

调试程序的具体方法，详见根本功能培训内容中。

存储器的程序主要有几种，从程序输入的内容看，主要有二种，a〕用户自己输入的加工程序，根据需要用户自行编制程序；b〕机床本身带一些标准程序，这个程序一般称为拷机程序，它一般包括各个指令和为调试机床功能验收用标准动作。

从程序的层次来看，主要也有两种：

a〕加工程序主程序；b〕主程序需要调用的子程序。

从程序输入的途径来看主要有：

a〕手工面板输入方式；b〕利用外部计算机编制程序，再利用数控设备的通信接口，传入面板，在这里提醒一下，许多传输软件只认文件第一个字符％，不能进行第一个字符Ｏ传输，这时需要加工时有必要更改一下，具体传输的方法见以后的DNC加工。

iv、进行调试正确后的程序加工，调出所要加工的工件，只要按下循环启动

键〔CYCLESTART〕，机床就会自动按照预定好的路线进行加工。

为了平安启

见，建议初学者在按下循环启动键前，先将G00倍率开关设为F00，G01的倍率开关设

为0，将单节开关键〔SINGLEBLOCK〕也按下，执行的动作根本上同DNC自动加工模式。

③REMOTE或ISO符号REMOTE或TAPE，也称自动加工中文意义为

从外部计算机进行DNC转输进行加工。

先将机床端处于READ读状态，而将面板上SINGLEBLOCK单节开关翻开，GOO的控制速率置于F00，控制加工切削速度倍率开关也置于0，循环启动键也按下，最后将计算机端的程序进行发送。

具体的一些方法详见以后的DNC加工方式。

④MDI或ISO符号MDI是英文ManualDataInput缩写，它中文意义为

手动数据输入。

它的作用可以修改NCParameter、PCParameter及执行单一指令，MDI编制的程序是暂存记忆器。

a、NC参数设定

按软体键的——“SERVICE〞——连续按可得以下界面：

PARMETER〔SERVICE〕参数设定

PITCHERRORDATA〔节距补偿资料〕

DAGNOSIS〔DI/BMI〕〔自我诊断〕

SYSTEMCONFIGURATION〔系统配置〕

CONTENTOFMEMORY〔存储器内容〕

界面显示后，输入欲设定的资料编号按“INP—NO．〞那么该编号的参数即显示出来—输入所要设定的值—按“INPUT〞软体键即完成设定工作。

多个参数的编号可用如〔10；15〕，那么显示10和15参数值。

b、PMC参数的设定

按NC/PC切换软体键出现PMC参数界面

TIME时间

COUNTER工作计时数

DATAPMC数据

FANUCT系统参数共有8000多个参数，分成33个大类：

⑴比拟常用或者与用户相关的参数有：

计时器、坐标系、切削进给率、I/O界面、行程极限、加减速控制、单向定位、刀具补偿、图形、啄式钻孔、固定循环、刀具自动测量以及刀具寿命管理等。

⑵与机床精度有关的有：

节距误差补偿、斜度补正、垂直度补正等

特别要提醒同学，不要随意更改参数，否那么可能造成机床原有参数的丧失，造成机床损害。

c、MDI还用于输入单一程序，该程序与处于编辑状态的程序不同，前者是临时程序，执行后不在保存该程序；而后者是自动保存在存储器中。

所以在加工过程中，有时需要临时修改某些程序的指令，比方由于编程人员可能对钢材的加工性能尚不能完全了解时，设定的主轴转速不很理想，这是操作人员应会调整，首先调整主轴转速的倍率〔50%～120%〕当调整范围不够时，可以将循环单节开关翻开，当程序执行本段完毕，机床处于暂停状态，这时将功能选择开关切换到MDI状态，再输入如MO3S300再用循环启动开关执行，然后重新切换到自动加工模式，进行后续的加工工作。

现在介绍手动MAN模式，即操作功能选择开关的下面四个键：